IGBT模塊用DBC基板的設(shè)計(jì)

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(lèi)型為兩類(lèi)，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(jìn)行版圖設(shè)計(jì)過(guò)程中，遵循的基本設(shè)計(jì)原則一致。

一、DBC基板尺寸類(lèi)型

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

DBC基板

需要注意的是，用戶(hù)在設(shè)計(jì)選擇過(guò)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(shí)，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(gè)DBC基板廠家所能提供的最大尺寸母板各異，因此用戶(hù)在模塊設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意避免所設(shè)計(jì)的DBC基板版圖超越母板尺寸，造成DBC基板設(shè)計(jì)上的不合理。

二、DBC基板版圖設(shè)計(jì)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(jìn)行DBC基板版圖的設(shè)計(jì)工作中，主要需要注意以下幾個(gè)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(huì)根據(jù)所設(shè)計(jì)的模塊絕緣耐壓、模塊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、芯片排布方式等級(jí)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(jì)合理。

銅層邊緣與陶瓷層邊緣距離為A，A≥0.5mm±0.3mm設(shè)計(jì)尺寸過(guò)小，不符合實(shí)際，廠家技術(shù)能力通常無(wú)法滿(mǎn)足；當(dāng)尺寸過(guò)小時(shí)，有可能會(huì)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(jí)，造成設(shè)計(jì)失敗。

2、上銅層版圖設(shè)計(jì)銅層線徑及銅層間距

DBC基板上銅層版圖主要根據(jù)用戶(hù)模塊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、芯片排布、散熱性能等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，在DBC基板版圖設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)小、銅層間距過(guò)小會(huì)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(jì)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(jìn)行激光刻蝕過(guò)程中，銅層刻蝕截面為一圓弧截面，因此會(huì)存在一定的尺寸誤差，在進(jìn)行DBC基板版圖設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要額外注意，防止出現(xiàn)實(shí)物與設(shè)計(jì)不符合或者實(shí)際刻蝕工藝無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的情況，造成設(shè)計(jì)失敗。

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