AMB陶瓷覆銅載板在IGBT中的應(yīng)用

絕緣柵雙極晶體管（IGBT）融合了絕緣柵型場效應(yīng)晶體管（MOSFET）和雙極型晶體管(BJT)兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，具有開關(guān)速度快、工作頻率高、驅(qū)動功率小等優(yōu)點(diǎn)。IGBT是能源轉(zhuǎn)化與傳輸?shù)暮诵钠骷?，是電力電子裝置的“CPU”，廣泛應(yīng)用于動力機(jī)車（高鐵、地鐵、電力牽引機(jī)車等）和電動汽車電機(jī)驅(qū)動控制、工業(yè)變頻控制、交直流電轉(zhuǎn)換控制等電力電子模塊。

IGBT模塊（此圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

IGBT目前最大的技術(shù)挑戰(zhàn)是要以微電子的精細(xì)結(jié)構(gòu)，耐受傳統(tǒng)電力電子的功率開關(guān)與開關(guān)過程中的各種電磁熱機(jī)械應(yīng)力等非常嚴(yán)酷的應(yīng)用考驗(yàn)。而且隨著IGBT芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片的工作結(jié)溫和功率密度不斷提高，這都對芯片的散熱提出了更高的要求。下圖是IGBT 模塊典型的封裝結(jié)構(gòu)示意圖，可以看到芯片所產(chǎn)生的熱量主要是經(jīng)陶瓷覆銅載板傳到散熱器最終傳導(dǎo)出去，所以陶瓷覆銅載板是影響模塊長期使用的關(guān)鍵部分之一。

IGBT封裝采用的陶瓷覆銅載板主要有DBC（直接鍵合覆銅）和AMB（活性釬焊覆銅）兩種類型。與DBC采用直接熱壓敷合陶瓷/銅的方式不同，AMB的陶瓷和銅之間有釬料填充和參加界面反應(yīng)，所以能夠獲得極低的界面空洞率和非常牢靠的界面結(jié)合。另外，由于陶瓷和銅復(fù)合機(jī)理的不同，DBC一般僅適用于Al₂O₃等氧化物陶瓷，應(yīng)用于AlN時陶瓷表面必須進(jìn)行預(yù)氧化，對于Si₃N₄陶瓷的適用難度較大，而AMB陶瓷覆銅工藝能直接適用于包括Al₂O₃、AlN、Si₃N₄在內(nèi)的各種類型的陶瓷。

AMB和DBC的典型性能對比如下：

相比DBC，AMB陶瓷覆銅載板在載流能力和可靠性上擁有巨大的優(yōu)勢。隨著IGBT器件、模塊的小型化，尤其對于高壓大功率以及車規(guī)、航天軍工等高可靠性要求的IGBT應(yīng)用，AMB必然是不二選擇。

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