大電流IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊在工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱。尤其是工作電流達(dá)到600A以上的IGBT模塊。類似功率模塊的封裝熱管理工藝中，考慮的目標(biāo)是消除熱結(jié)。那么，需要在芯片底部和散熱器之間的熱通道建設(shè)盡量暢通。

銅基板具有良好的導(dǎo)熱能力，但銅的熱膨脹系數(shù)接近IGBT芯片的三倍，而且IGBT芯片陶瓷襯底的面積可高達(dá)50mmx60mm，這三倍的差異在低功率模塊封裝可用陶瓷覆銅板或多層陶瓷覆銅板來(lái)過(guò)渡解決。高功率模塊如果用銅基板去承載芯片襯底同時(shí)在下方接合散熱器的話，焊接的銅基板經(jīng)受不住1000次熱循環(huán)，焊接外緣就會(huì)出現(xiàn)分層脫離。這種情況下，壓接方案相對(duì)可行。但壓接法制造出的模塊，如果長(zhǎng)期在震動(dòng)環(huán)境下使用，如軌道機(jī)車、電動(dòng)汽車、飛機(jī)等，其可靠性會(huì)大幅下降。那么，如何牢固封裝高功率IGBT模塊，使其在震動(dòng)、高溫、粉塵等環(huán)境下可使用呢？業(yè)界的辦法是采用AlSiC材料來(lái)制作IGBT基板。

AlSiC的典型熱膨脹系數(shù)為7～9ppm/℃，參考芯片的6 ppm/℃，如果再加上芯片下面焊接的陶瓷覆銅板，那么三倍的差異就從本質(zhì)上消除了。同時(shí)AlSiC材質(zhì)的熱導(dǎo)率可高達(dá)200～235W/mK (25℃)，比鋁合金熱導(dǎo)率還高50%。英飛凌試驗(yàn)證明，采用AlSiC材料制作的IGBT基板，經(jīng)過(guò)上萬(wàn)次熱循環(huán)，模塊工作良好如初，焊層完好。

AlSiC材料很輕，只有銅材的1/3，和鋁差不多，但抗彎強(qiáng)度卻和鋼材一樣好。這使其在抗震性能方面表現(xiàn)優(yōu)秀，超過(guò)銅基板。因此，在高功率電子封裝方面，AlSiC材料以其獨(dú)特的高熱導(dǎo)、低熱膨脹系數(shù)和抗彎強(qiáng)度的結(jié)合優(yōu)勢(shì)成為不可替代的材質(zhì)。

1、AlSiC的性能特點(diǎn)

2、AlSiC底板的制備方法

其中，SiC預(yù)制件的制備是制備AlSiC復(fù)合材料的首要也是最重要的環(huán)節(jié)。目前預(yù)制件的制備方法主要有模壓成型、美國(guó)AFT公司的粉末注射成形和美國(guó)CPC公司的Quickeset?注射成形技術(shù)。模壓成型法適用于一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的構(gòu)件，成型模具制造簡(jiǎn)單、操作方便、周期短、無(wú)污染、效率高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn) ，較適用于SiC預(yù)制件的制備。熔融鋁合金液浸滲方法主要有：擠壓鑄造、真空壓力浸滲、真空輔助壓力鑄造和無(wú)壓浸滲。