什么是IGBT?

IGBT全稱為絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor），是由BJT(Bipolar Junction Transistor雙極結型晶體三極管)和MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor絕緣柵型場效應管，也稱金屬氧化物半導體場效應管)組成的復合全控型-電壓驅動式-功率半導體器件，其具有自關斷的特征。特點是可以使用電壓控制，耐壓高，飽和壓降小，切換速度快，節能等特點。

IGBT封裝結構

IGBT的封裝結構主要由IGBT芯片，DBC導熱基板，封裝材料，電連接端子等組成，芯片主要為Si，SiC，GaN等，DBC覆銅陶瓷導熱基板的陶瓷材料主要有Si3N4，AL2O3，ALN等。

IGBT應用領域

從功能上來說，IGBT是一個可以使用計算機控制的電路開關，被廣泛運用在了高鐵、軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域應用極廣。

散熱問題影響產品性能

隨著功率電子器件正向高密度化，大功率，小型化發展，大規模運用電子器件給我們的生活帶來便利的同時，越來越高功率使得電子器件的散熱問題愈發嚴重。因此散熱是一項非常關鍵的技術，散熱性能的好壞直接影響著產品的性能和壽命。

傳統單面冷卻散熱不足

傳統的功率模塊采用單面冷卻結構，主要包括功率芯片、鍵合線、功率端子、外框、絕緣基板(DBC)、底板以及內部的灌封膠等，將底板固定在冷卻器表面，功率芯片損耗產生的熱量通過絕緣基板、底板單方向傳導至散熱器。

這種方式雖然能夠解決一定的散熱需求，但并不能解決一些大熱量的散熱需求。因采用單面散熱方案，傳熱通道有限，熱阻較大，造成芯片與散熱面的溫差大，在長期使用過程中，芯片容易因溫度過高而燒毀。

雙面冷卻散熱優勢

一些小尺寸高功率的部件不能使用傳統的單面冷卻結構滿足其散熱需求，近幾年對功率模塊雙面冷卻結構的研究也越來越多。和單面結構散熱結構相比，雙面冷卻結構在功率芯片的兩側均焊接有絕緣導熱基板，功率端子全部與絕緣導熱基板相連，絕緣導熱基板的外側安裝有散熱器。這種結構的優點是可以減小功率模塊的熱阻，同時可以減小體積及質量，而且由于結構的改進使得可靠性也得到了提升。

疊層雙面冷卻散熱

在增強功率模塊散熱性能的同時，進一步優化封裝結構，達到增強散熱的目的，設計了一款基于疊層功率芯片的雙面冷卻封裝結構。為了盡量減小換流回路的面積，通過將上端芯片與下端芯片疊層設置，充分減小換流回路的路徑及面積，從而在增強冷卻性能的同時，減小散熱結構體積。

雙面冷卻散熱結構的體積縮小，冷卻性能增強，結構體積較傳統減小約90%，熱阻降低約50%。同時匹配雙面冷卻封裝形式可大幅度降低功率電子器件的工作結溫，從而提高功率器件的功率輸出和使用壽命。因此，雙面冷卻技術可推動功率電子模塊向集成度更高，封裝體積更小以及功率密度更大的方向發展。

編輯：hfy