工业、EV、轨道交通用IGBT模块的选材及封装工艺对比

IGBT的应用领域很广，如工业领域中的变频器,轨道交通领域的高铁、地铁、轻轨,新能源领域的新能源汽车、风力发电等。根据工作环境的电压不同，IGBT可以分为低压（600V以下）、中压（600V-1200V）、高压（1700V-6500V）， 各电压等级IGBT应用领域各不相同，例如高压高电流密度 IGBT 应用于轨道交通与电网，中低压IGBT应用于新能源电动汽车（EV）。

下面我们一起来看看工业、EV、轨道交通这三个领域使用IGBT模块的材料选择及封装工艺有何不同，供大家参考。

1.材料选择对比

陶瓷衬板方面，工业IGBT可以采用一般的DBC 氧化铝陶瓷衬板，电动汽车上要求会比较高，采用ZTA（氧化锆掺杂氧化铝）或者氮化铝 DBC陶瓷衬板，应用在轨道交通上的IGBT要求更高，需要可靠性更高、综合性能优越的的AMB 氮化硅陶瓷衬板。在散热基板的选材方面，工业IGBT一般采用铜底板或者铜底板+导热界面材料（TIM），电动企业采用散热效果更好的铜针鳍散热器，轨道交通的底板则采用铝碳化硅针鳍散热器。

铜具有良好的导热能力，可现快速散热，且价格便宜，但铜的热膨胀系数接近IGBT芯片的三倍，如果长期在震动环境下使用，其可靠性会大幅下降。而 AlSiC 热导率虽不如铜，但热膨胀系数更接近芯片及陶瓷基板，能够有效改善模块的热循环能力。

2.封装工艺对比

封装工艺方面，工业IGBT采用铝线（Al）键合，电动汽车IGBT采用铝带键合，轨道交通IGBT采用铜线键合。铝线键合工艺成熟、成本较低，但是铝线键合的电气、热力学性能较差，膨胀系数失配大，影响IGBT使用寿命。而铜线键合工艺具有电气、热力学性能优良等优点，可靠性高，适用于高功率密度、高效散热的模块。

此外，还有赛米控（Semikron ）SKiN 封装技术采用柔性PCB板取代键合线实现芯片的上下表面电气连接。