IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），絕緣柵雙極型晶體管，是由（Bipolar Junction Transistor，BJT）雙極型三極管和絕緣柵型場效應管（Metal Oxide Semiconductor，MOS）組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件， 兼有（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor， MOSFET）金氧半場效晶體管的高輸入阻抗和電力晶體管（Giant Transistor，GTR）的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大；MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。

　　IGBT是功率半導體器件，可以說是電動車的的核心技術之一，IGBT的好壞直接影響電動車功率的釋放速度。特斯拉Model X使用132個IGBT管，其中后電機為96個，前電機為36個IGBT約占電機驅動系統成本的一半。

　　再比如在在充電樁的應用上，當220V交流市電給電池充電時，需要通過IGBT設計的電源轉換電路將交流電轉變成直流電給電池充電，同時要把220V電壓轉換成適當的電壓以上才能給電池組充電。

　　而IGBT模塊的封裝結構的創新使得雙面散熱（double-sided cooling， DSC）功率模塊比傳統單面散熱（single-sided cooling， SSC）功率模塊具有更強的散熱能力和更低的寄生參數。雙面散熱汽車IGBT器件在豐田（Denso）、通用（Delphi）、特斯拉（ST）等廠家的成功批量應用使得雙面散熱汽車IGBT器件熱測試越加重視。

　　IGBT廣泛運用在了高鐵、軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域應用極廣。IGBT的封裝結構主要由IGBT芯片，DBC導熱基板，封裝材料，電連接端子等組成，芯片主要為Si，SiC，GaN等，DBC覆銅陶瓷導熱基板的陶瓷材料主要有Si3N4，AL2O3，ALN等。隨著功率電子器件正向高密度化，大功率，小型化發展，大規模運用電子器件給我們的生活帶來便利的同時，越來越高功率使得電子器件的散熱問題愈發嚴重。

　　傳統的功率模塊采用單面冷卻結構，主要包括功率芯片、鍵合線、功率端子、外框、絕緣基板（DBC）、底板以及內部的灌封膠等，將底板固定在冷卻器表面，功率芯片損耗產生的熱量通過絕緣基板、底板單方向傳導至散熱器。但是對于一些小尺寸高功率的模塊不能使用傳統的單面冷卻結構滿足其散熱需求，雙面散熱越加重要。

　　在這樣的背景下雙面散熱汽車IGBT模塊同時向正、反兩面傳導熱量，其熱測試評估方式需重新考量。很多的科研人員對雙面散熱功率模塊的一維熱傳遞模型進行了研究。

　　株洲中車時代半導體有限公司、新型功率半導體器件國家重點實驗室的羅哲雄、周望君、陸金輝、董國忠，在2022年第12期《電氣技術》發布論文，“雙面散熱汽車IGBT模塊熱測試方法研究”為雙面散熱汽車IGBT器件熱測試評估方式創新提供了非常好的參考。

　　該論文重點研究雙面散熱汽車IGBT模塊熱測試方法。首先提出一種新的雙界面熱測試思路，然后基于一款雙面散熱汽車X模塊的封裝結構設計開發熱測試工裝，并完成熱界面材料的調研與選型，同時對模塊不同壓裝方式進行對比研究，開發出一種適用于雙面散熱汽車IGBT模塊的單面熱阻抗測試方法，并成功實現X模塊的雙面與單面熱阻測試，最后對比單面與雙面熱阻值、實測值與仿真值之間的差異，并討論差異的產生原因與修正手段。

　　在論文中提出一種適用于雙面散熱汽車IGBT模塊的雙界面散熱結構熱測試方法，可實現單面熱阻測試，對比單面與雙面熱阻值、實測值與仿真值之間的差異；詳細的細節大家可以參考該論文。

　　綜合整理自《電氣技術》《電工技術學報》等

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