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IGBT模塊用DBC基板的設(shè)計

14 2023-08-21
DBC基板

DBC 陶瓷基板的發(fā)展、工藝原理、性能及應(yīng)用。由于DBC基板的各種優(yōu)良性能,DBC被廣泛應(yīng)用于各型IGBT模塊中,采用DBC基板的IGBT模塊具有更好的熱疲勞穩(wěn)定性和更高的集成度。

DBC在IGBT上的應(yīng)用

用于IGBT模塊等各種電力電子模塊的DBC基板主要類型為兩類,即氧化鋁Al2O3陶瓷基板和氮化鋁AlN陶瓷基板,兩種DBC基板在進行版圖設(shè)計過程中,遵循的基本設(shè)計原則一致。


一、DBC基板尺寸類型

DBC基板絕緣陶瓷層厚度類型主要有:0.25mm、0.32mm、0.38mm、0.5mm、0.63mm、1mm等類型,表面銅層厚度類型主要有:0.1mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm等類型。不同厚度絕緣陶瓷層對應(yīng)不同的絕緣等級,不同厚度銅層對應(yīng)不同的電流承載能力,用戶可根據(jù)所設(shè)計模塊的絕緣耐壓需求、電流電壓等級以及散熱設(shè)計需求采用合適類型的DBC基板。

DBC基板

需要注意的是,用戶在設(shè)計選擇過程中,DBC基板上、下表面銅層盡量采用一致厚度,厚度差不可超越50um,且DBC基板銅層厚度不可大于陶瓷層厚度。同時,小尺寸DBC基板通常采用母板裁剪的方式制作,母板尺寸有限,各個DBC基板廠家所能提供的最大尺寸母板各異,因此用戶在模塊設(shè)計過程中要注意避免所設(shè)計的DBC基板版圖超越母板尺寸,造成DBC基板設(shè)計上的不合理。


 二、DBC基板版圖設(shè)計原則

DBC基板在IGBT模塊中主要起到電氣連接承載各種芯片的作用,在進行DBC基板版圖的設(shè)計工作中,主要需要注意以下幾個方面:

1、上下銅層邊緣距離陶瓷層邊緣距離尺寸

工程技術(shù)人員會根據(jù)所設(shè)計的模塊絕緣耐壓、模塊結(jié)構(gòu)特點、芯片排布方式等級選擇不同尺寸的基板尺寸,上下銅層邊緣距離陶瓷層邊緣距離要設(shè)計合理。

銅層邊緣與陶瓷層邊緣距離為A,A≥0.5mm±0.3mm設(shè)計尺寸過小,不符合實際,廠家技術(shù)能力通常無法滿足;當(dāng)尺寸過小時,有可能會造成上表面銅層邊緣部位芯片與下表面銅層間放電,降低模塊絕緣耐壓等級,造成設(shè)計失敗。

2、上銅層版圖設(shè)計銅層線徑及銅層間距

DBC基板上銅層版圖主要根據(jù)用戶模塊結(jié)構(gòu)特點、芯片排布、散熱性能等因素進行設(shè)計,在DBC基板版圖設(shè)計過程中,需要注意各型DBC基板有最小線徑要求以及銅層最小間距要求,最小線徑、銅層最小間距與所選擇的銅層厚度有關(guān),線徑過小、銅層間距過小會造成DBC基板通流能力不足、器件間隔絕緣耐壓不足等缺陷。

3、上銅層版圖設(shè)計銅層刻蝕誤差

現(xiàn)代DBC基板版圖通常采用激光刻蝕完成,DBC基板在進行激光刻蝕過程中,銅層刻蝕截面為一圓弧截面,因此會存在一定的尺寸誤差,在進行DBC基板版圖設(shè)計過程中,需要額外注意,防止出現(xiàn)實物與設(shè)計不符合或者實際刻蝕工藝無法滿足設(shè)計要求的情況,造成設(shè)計失敗。


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