在市面上,应用多的两种陶瓷基板:氧化铝陶瓷基板和氮化铝陶瓷基板。这两者凭借成熟的制造工艺和优良的性能,广泛应用于生活日用品和工业制造中。但两者却有很大的不同,在热导率上面氮化铝陶瓷是氧化铝陶瓷的7-10倍,因此对于散热要求很高的大功率半导体来说,氮化铝陶瓷基板就是首选,这也是它们不怕“热”的秘密所在。
近几年半导体的发展非常迅猛,也就世界半导体贸易统计组织(WSTS)的统计,2018年全球半导体市场销售额首次突破4000亿美元,达到4122.21亿美元,同比增长21.6%。而作为功率半导体中的热门,VCSEL芯片与IGBT就更不用说了。它们在家用电器、轨道交通、电力工程、可再生能源和智能电网等领域都有广泛的应用。
不过这两者对散热的要求都是很高的。因为当今高功率IGBT模块中的IGBT元件通常采用沟槽栅结构。与平面栅结构相比,沟槽栅结构通常采用1μm加工精度,在体积不变下扩大了表面积,可以放置更多精细元件,满足更高智能化的要求。但这样元件密度就会提高,工作时发热非常严重。因此热导率为170~230 W/m.k,而且与硅芯片有更匹配的热膨胀系数的氮化铝陶瓷基板就是好的选择。不仅解决了散热问题,还降低了脱焊等风险。
至于VCSEL就更需要氮化铝陶瓷基板了。它的功率密度是非常高的,每平方厘米可以达到几百瓦,甚至千瓦以上。这么高的功率密度不仅会引起散热问题,还会出现芯片与基板因热效应膨胀产生的应力问题。并且VCSEL在一些工业自动化领域会遇到强酸强碱等一些恶劣的外部环境,而其芯片在智能自动化上必定非常精密,因此需要采用真空封装避免芯片因外部环境而失效。而斯利通DPC技术制造的三维氮化铝陶瓷基板可以很好解决这些问题,即基板做成三维腔室形状,把透镜架设到芯片上方。既解决了散热与应力问题,也隔绝了外部环境腐蚀的危害。
正是因为有氮化铝陶瓷基板,那些大功率半导体才能在各个行业继续发光发热,不用去担心哪天因发热过盛而坏掉,为人们带来更便捷优质的体验。
关注公众号
添加客服