【选型】ALN基板IGBT功率模块和AL2O3基板IGBT功率模块该如何选择？

时间： 2018-04-26 来源：世强

技术问答

AlN晶体以〔AIN4〕四面体为结构单元共价键化合物。主要化学成分AI 65.81%，N 34.19%组成白色或灰白色，常压下的升华分解温度为2450℃的化学物。AlN为高温耐热材料。热膨胀系数（4.0-6.0）X10-6/℃。AlN热导率高达260W/(m.k)，比氧化铝(Al₂O₃)高5倍左右。此外，氮化铝具有不受铝液和其它熔融金属及砷化镓侵蚀的特性，耐侵蚀性高于Al₂O₃。下文通过VINCOTECH的IGBT封装的PIM模块P580来分析两种材料基板带来的性能差异。

同样拓扑架构下的Vincotech功率IGBT模块 V23990-P580-X4X-PM和V23990-P580-A46-PM主要差异是基板，前者采用的是Al₂O₃基板，后者则采用的是AlN基板。两者的静态参数对比如下表1所示。

表1：电流的数据均是在散热器温度为80℃的情况下进行测试

由测试数据可以看出V23990-P580-A46-PM的各部分电流参数均比V23990-P580-X4X-PM的高一个等级。

下表是V23990-P580-X4X-PM（Al₂O₃基板）和V23990-P580-A46-PM（AlN基板）模块拓扑架构一致。因基板材料差异，同等应用条件下（母线电压600V，输出频率50Hz）测试的输出电流能力与频率的曲线关系。

图1：同样温度条件下，P580-A和P580-A46的频率与电流能力的曲线

由曲线图可以看出，Th=100℃时，驱动频率10KHz的情况下，V23990-P580-A46-PM（AlN基板）的电流能力是40A，而V23990-P580-X4X-PM（Al₂O₃基板）的电流能力是24A。

基于V23990-P580-X4X-PM（Al₂O₃基板）和V23990-P580-A46-PM（AlN基板）模块分析，对比于Al₂O₃基板，AlN基板带来的输出能力的提升高达60%。

综上可见，同一个系列的IGBT封装模块，采用不同的基板材料（除了Al₂O₃/ALN基板材料差异外，其它的材料均一致），该系列IGBT模块在同样的工作频率下，采用ALN基板的IGBT模块的发热量更低，模块总体能承受的电流能力将比采用Al₂O₃基板的IGBT模块高60%。

因此，这样也相当于设计某个功率段产品选用的是IGBT模块V23990-P580-X4X-PM（基板是Al₂O₃）的情况下，当应用的环境（环境温度和电流裕量）比之前评估的更加恶劣时，但产品又不想去做太大的改动。考虑到设计产品的可靠性和稳定性，只需将IGBT模块更换成ALN基板的V23990-P580-A46-PM就可以解决该问题了。

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全部评论（7）

上校 Lv7. 资深专家 2020-06-27

学习
海棠花 Lv8. 研究员 2018-12-03

学习
YoungKing Lv7. 资深专家 2018-05-08

学习了
LouBing Lv7. 资深专家 2018-05-06

好经验，多多益善，给你点赞
TAO Lv7. 资深专家 2018-05-06

学习了

duanmaxie Lv8. 研究员 2018-05-03

可以
随缘2018 Lv3. 高级工程师 2018-05-02

不错

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