车规级IGBT/SiC功率模块散热基板技术应用现状

IGBT功率模块散热基板的作用及种类

IGBT功率模块作为电力电子设备中的关键组件，其散热性能直接影响到整个系统的稳定性和可靠性。散热基板作为IGBT功率模块的核心散热功能结构与通道，承担着将模块内部产生的热量有效传递出去的任务。目前，车规级IGBT功率模块常用的散热基板主要有两种类型：

铜针式散热基板

铜针式散热基板具备针翅结构，这种结构设计大幅提高了散热表面积，使得功率模块可以形成针翅状直接冷却结构。这种设计不仅有效提升了模块的散热性能，还有助于实现功率半导体模块的小型化。由于其优异的散热效率和适应高功率密度应用的特点，铜针式散热基板在新能源汽车领域得到了广泛的应用。

铜平底散热基板

铜平底散热基板则是传统领域功率半导体模块的通用散热结构，其主要作用是将模块产生的热量向外传递，并为模块提供必要的机械支撑。该产品传统应用于工业控制等领域，目前也逐渐扩展到新能源发电、储能等新兴领域。

车规级IGBT功率模块散热方式

车规级IGBT功率模块的散热方式主要分为间接液冷散热和直接液冷散热两种。

间接液冷散热

间接液冷散热采用的是平底散热基板，基板下面涂有一层导热硅脂，紧贴在液冷板上。液冷板内通冷却液，散热路径为芯片-DBC基板-平底散热基板-导热硅脂-液冷板-冷却液。在这种散热方式中，IGBT功率模块不直接与冷却液接触，散热效率相对较低，这在一定程度上限制了功率模块的功率密度提升。

直接液冷散热

直接液冷散热采用的是针式散热基板，位于功率模块底部的散热基板增加了针翅状散热结构，可直接加上密封圈通过冷却液散热，散热路径为芯片-DBC基板-针式散热基板-冷却液。这种方式使得IGBT功率模块与冷却液直接接触，模块整体热阻值可降低约30%，且针翅结构大大提高了散热表面积，从而大幅提高了散热效率。目前，直接液冷散热已成为车规级IGBT功率模块的主流散热方式。

行业发展趋势与挑战

随着新能源汽车市场的快速发展和交通工具电动化浪潮的全面开启，车规级功率半导体模块散热基板行业的市场需求持续增长。特别是新能源乘用车的持续高速增长和商用车新能源化进程的加快，为行业带来了巨大的发展机遇。然而，行业也面临着一些挑战，如行业增速放缓、客户降低采购价格以及原材料价格波动的影响。

技术创新与应用领域扩展

在技术创新方面，粉末冶金技术和精密锻造技术在散热基板的生产过程中得到了广泛应用，这不仅提高了产品的生产效率，还提升了产品的质量和性能。此外，随着技术的不断进步，散热基板的材料选择和制造工艺也在不断优化，以适应不同应用场景的需求。

市场规模与发展前景

全球IGBT散热基板市场规模已经达到了数十亿美元，预计未来几年仍将保持快速增长。中国作为全球最大的IGBT市场，其增长速度将高于全球平均水平。随着电力电子技术的不断发展和应用领域的不断扩大，IGBT散热基板行业的前景非常广阔。

综上所述，车规级IGBT/SiC功率模块散热基板技术在新能源汽车和其他高功率密度应用领域发挥着重要作用。随着技术的不断进步和市场需求的持续增长，该行业将迎来更加广阔的发展前景。