功率器件的封裝正朝著小體積和3D封裝發(fā)展，在工作損耗不變的情況下，使得器件的發(fā)熱功率密度變得更大，在熱導率和熱阻相同的情況下，會使得封裝體和裸芯的溫度更高，高溫會帶來許多問題。

圖 有銅底板和無銅底板模塊結構及散熱路徑

(1)熱-電效應

高溫使得半導體器件的性能下降，如通態(tài)電阻增大、導通壓降增加、電流上升變緩等。

(2)熱-機械效應

高溫使得物體發(fā)生明顯膨脹，由于不同材料的熱膨脹系數(shù)不同，不匹配的膨脹系數(shù)會使得封裝內部各部分之間產(chǎn)生熱應力，嚴重時會產(chǎn)生變形甚至破裂。

圖 IGBT模塊失效機理

(3)熱-分子效應

高溫使得鍵合、焊接部位的強度降低，影響接觸性能。

(4)熱-化學性能

裸露的金屬(引腳、焊盤等)在高溫下更容易受到外界的腐蝕。

為了使得器件在體積和熱性能發(fā)面得到兼顧，除了繼續(xù)減小器件的導通阻抗，還有兩種思路。

第一種是加快熱量從裸芯-封裝體-熱沉的傳遞速度以及封裝器件對外的熱傳遞，即增加熱導率，減小熱阻;

另一種是減小高溫對器件各部分的影響，即分析熱效應。

減小熱阻不僅是單片封裝需要考慮的問題，也是模塊封裝的基礎;而從熱效應出發(fā)，往往需要對研制和工藝提出很高的要求，因此從熱阻出發(fā)進行熱設計效率更高。

迄今為止，功率模塊主要采用平面封裝結構，內部互連技術多采用引線鍵合技術。芯片在切換過程中會產(chǎn)生損耗，損耗轉換成熱量，通過封裝模塊材料擴散到周圍環(huán)境中。隨著IGBT器件功率密度的增大，散熱性能是非常關鍵的問題。IGBT堆疊結構不但可以提高功率密度，還有效地解決了整個模塊的散熱性能。陶瓷基板與襯底直接相連，快速的將熱量傳遞到周圍環(huán)境中。

審核編輯：湯梓紅