車規級IGBT/SiC功率模塊散熱基板技術應用現狀

IGBT功率模塊散熱基板的作用及種類

IGBT功率模塊作為電力電子設備中的關鍵組件，其散熱性能直接影響到整個系統的穩定性和可靠性。散熱基板作為IGBT功率模塊的核心散熱功能結構與通道，承擔著將模塊內部產生的熱量有效傳遞出去的任務。目前，車規級IGBT功率模塊常用的散熱基板主要有兩種類型：

銅針式散熱基板

銅針式散熱基板具備針翅結構，這種結構設計大幅提高了散熱表面積，使得功率模塊可以形成針翅狀直接冷卻結構。這種設計不僅有效提升了模塊的散熱性能，還有助于實現功率半導體模塊的小型化。由于其優異的散熱效率和適應高功率密度應用的特點，銅針式散熱基板在新能源汽車領域得到了廣泛的應用。

銅平底散熱基板

銅平底散熱基板則是傳統領域功率半導體模塊的通用散熱結構，其主要作用是將模塊產生的熱量向外傳遞，并為模塊提供必要的機械支撐。該產品傳統應用于工業控制等領域，目前也逐漸擴展到新能源發電、儲能等新興領域。

車規級IGBT功率模塊散熱方式

車規級IGBT功率模塊的散熱方式主要分為間接液冷散熱和直接液冷散熱兩種。

間接液冷散熱

間接液冷散熱采用的是平底散熱基板，基板下面涂有一層導熱硅脂，緊貼在液冷板上。液冷板內通冷卻液，散熱路徑為芯片-DBC基板-平底散熱基板-導熱硅脂-液冷板-冷卻液。在這種散熱方式中，IGBT功率模塊不直接與冷卻液接觸，散熱效率相對較低，這在一定程度上限制了功率模塊的功率密度提升。

直接液冷散熱

直接液冷散熱采用的是針式散熱基板，位于功率模塊底部的散熱基板增加了針翅狀散熱結構，可直接加上密封圈通過冷卻液散熱，散熱路徑為芯片-DBC基板-針式散熱基板-冷卻液。這種方式使得IGBT功率模塊與冷卻液直接接觸，模塊整體熱阻值可降低約30%，且針翅結構大大提高了散熱表面積，從而大幅提高了散熱效率。目前，直接液冷散熱已成為車規級IGBT功率模塊的主流散熱方式。

行業發展趨勢與挑戰

隨著新能源汽車市場的快速發展和交通工具電動化浪潮的全面開啟，車規級功率半導體模塊散熱基板行業的市場需求持續增長。特別是新能源乘用車的持續高速增長和商用車新能源化進程的加快，為行業帶來了巨大的發展機遇。然而，行業也面臨著一些挑戰，如行業增速放緩、客戶降低采購價格以及原材料價格波動的影響。

技術創新與應用領域擴展

在技術創新方面，粉末冶金技術和精密鍛造技術在散熱基板的生產過程中得到了廣泛應用，這不僅提高了產品的生產效率，還提升了產品的質量和性能。此外，隨著技術的不斷進步，散熱基板的材料選擇和制造工藝也在不斷優化，以適應不同應用場景的需求。

市場規模與發展前景

全球IGBT散熱基板市場規模已經達到了數十億美元，預計未來幾年仍將保持快速增長。中國作為全球最大的IGBT市場，其增長速度將高于全球平均水平。隨著電力電子技術的不斷發展和應用領域的不斷擴大，IGBT散熱基板行業的前景非常廣闊。

綜上所述，車規級IGBT/SiC功率模塊散熱基板技術在新能源汽車和其他高功率密度應用領域發揮著重要作用。隨著技術的不斷進步和市場需求的持續增長，該行業將迎來更加廣闊的發展前景。