IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),全称绝缘栅双极晶体管,是实现电能转换和控制的最先进的电力电子器件。它具有输入阻抗大、驱动功率低、开关速度快、工作频率高、饱和电压低、安全工作区大、耐高压大电流等一系列优点。被誉为现代工业变流器件的“CPU”,广泛应用于轨道交通、航空航天、新能源汽车、风力发电等领域。
高压IGBT模块产生的热量主要通过陶瓷覆铜板(CCL)散发,因此CCL是电力电子领域中功率模块封装不可或缺的关键基础材料。既具有陶瓷高导热、高电绝缘、高机械强度、低膨胀的特点,又具有无氧铜金属的高导电性和优异的焊接性能,可以像PCB一样蚀刻各种图案。陶瓷基板材料的性能是陶瓷覆铜板性能的决定性因素。目前,已经用作陶瓷覆铜板基板材料的陶瓷有三种,即氧化铝陶瓷基板、氮化铝陶瓷基板和氮化硅陶瓷基板。表1列出了三种基板材料的特性。氧化铝基陶瓷基板是最常用的陶瓷基板,因为其绝缘性好、化学稳定性好、机械性能好、价格低廉。然而,由于其相对较低的热导率,氧化铝基陶瓷衬底与硅的热膨胀系数不匹配。氧化铝作为大功率模块的封装材料,应用前景不容乐观。