IGBT模块用低热阻陶瓷覆铜板的制作研究
1、引言
铜直接键合(Direct Bonded Copper，简称DBC)技术是在上世纪70年代初由美国通用电气(GE)公司研发成功。由于该键合技术工艺复杂，后续工艺工序繁琐以及专用工艺设备的限制，致使在DBC技术研发成功的最初十几年内，几乎未能形成DBC陶瓷覆铜板的规模生产。但DBC陶瓷覆铜板的各种优异特性引起美国和西欧大型器件公司的高度重视，经过扎实研发解决了铜和陶瓷的浸润工艺，使DBC陶瓷覆铜板实现了良好的分子键合，大大提高了DBC陶瓷覆铜板的性能，目前利用DBC键合工艺已能全自动批量生产139.7mm×190.5mm Al2O3的DBC陶瓷覆铜板，并已广泛应用于大功率电力半导体模块、LED组件、聚光太阳能电池、航空航天和军用电子组件等领域。因此，DBC陶瓷覆铜板已成为大功率电力电子电路结构技术和互联技术的基础材料。
淄博市临淄银河高技术开发有限公司根据市场需求，于上世纪90年代初开始研发DBC 陶瓷覆铜板，在解决了流动气氛下温度(>1000℃)的稳定控制精度(±0.25℃)以及铜液相厚度和Cu-Cu2O共晶熔点的
控制技术后，于2002年成功开发出0.63mm厚Al2O3双面覆0.3mm厚铜箔的DBC陶瓷覆铜板，现已大批量供应晶闸管和整流管模块以及半导体致冷器和激光射频电源等领域使用。2009年公司按市场需求，在连续突破了厚膜铜浆与Al2O3陶瓷键合技术难关后，成功开发出大功率LED陶瓷覆铜散热基板和聚光太阳能电池陶瓷覆铜散热基板。此后，公司又在突破铜箔预处理工艺技术难关，铜箔与超薄Al2O3陶瓷基板(0.25mm和0.38mm)键合、冷却等工艺技术难关后，成功地开发出IGBT模块用低热阻陶瓷覆铜板(DBC)，并于2010年3通过国家科技成果鉴定，现已能批量供应用户使用，目前公司已获得与DBC陶瓷覆铜板相关国家专利12项。
2、铜-陶瓷直接键合原理
人们利用氧(O2)能使铜的熔点降低这一物理现象，解决了铜- Al2O3陶瓷直接键合工艺技术。要使铜箔与Al2O3陶瓷牢固的键合，必须在高温(>1000℃)和一定氧气氛下，在铜表面形成一定厚度的Cu20层，然后随温度的升高出现一层很薄的Cu和Cu20共晶熔体，其熔点略低于铜熔点(1083℃)且主要成分是Cu(约占95%)，经一定时间的恒温，使共晶熔体完全浸润到铜和Al2O3陶瓷，降温后使铜与Al2O3陶瓷形成牢固的键合。。
3、铜-陶瓷(Al2O3)键合的专用工艺技术
目前本公司已能批量生产IGBT模块用低热阻陶瓷覆铜板(DBC)，其主要工艺流程为：陶瓷基片和铜箔的清洗烘干→铜箔预处理→铜箔与陶瓷基片的高温共晶键合→冷热阶梯循环冷却→质检→按要求刻蚀图形→化学镀镍(或镀金)→质检→激光划片、切割→成品质检→真空或充氮气包装→入成品库。
3.1 专用设备的研制
为了能在流动氧和氮气氛下把高温控制在±0.25℃范围内，以保证自主研发的铜-陶瓷-铜高温共晶键合技术在动态气氛下的稳定性，公司专门研制了具有自主知识产权的YH-03型链式共晶键合炉(图2)。其炉体结构、传动系统、测控方式等结合工艺要求作了全面优化设计，保证了共晶键合工艺的稳定性，从而大大提高了产品的成品率。
3.2 铜箔预处理专有工艺技术
为了降低铜箔与陶瓷键合的空洞率，保证DBC陶瓷覆铜板的低热阻，本公司采用铜箔预处理专有工艺技术，使铜箔与陶瓷的键合过程始终呈线性区域复合，改善了高温键合时液相对陶瓷的湿润角，有利于排除气泡，进一步减少了铜箔和陶瓷之间空隙的不均匀性。
3.3 冷-热阶梯循环冷却工艺
为了改善DBC陶瓷覆铜板的弯曲率，降低目前常用的直接冷却法使DBC陶瓷覆铜板应力过大的问题，经多次计算分析，设计出全新的冷却模式：冷-热阶梯循环冷却应力消除专有工艺技术，实现了DBC陶瓷覆铜板的低应力键合，使成品DBC陶瓷覆铜板的弯曲率≤100um/50mm。
4、产品的规格和主要技术参数
4.1 产品规格
淄博市临淄银河高技术开发有限公司已能批量供应下列规格产品(见表1)。其最大规格尺寸为139.7mm×190.5mm，并可根据用户需要激光切割成各种规格尺寸。
4.2 主要技术参数
表2 IGBT模块用低热阻陶瓷覆铜板(DBC)的主要技术参数
5、陶瓷覆铜板未来发展趋势
由于AlN陶瓷覆铜板的热导率是Al2O3陶瓷覆铜板的5～10倍，其热膨胀系数几乎是Al2O3陶瓷覆铜板的一半，非常接近硅的热膨胀系数，很有利于硅芯片直接焊在AlN陶瓷覆铜板上，AlN的机械强度和绝缘性能与Al2O3很接近，因而AlN陶瓷覆铜板将在新型电力半导体模块的封装中得到广泛应用。但AlN是一种共价键较强的非氧化物，在高温下很难与铜湿润而键合，因此必须在AlN表面形成一定厚度且非常致密的氧化层作为过渡层，这是当今解决Cu-AlN牢固键合的关键。
6、结束语
IGBT模块用低热阻陶瓷覆铜板(DBC)是在高温(>1000℃)和流动(N2+O2)气氛下、温度控制精度(±0.25 ℃)的条件下，采用本公司自主创新研发的铜箔预处理减少键合空洞率的专有工艺技术和“冷-热阶梯循环冷却”应力消除专有工艺技术，把0.38㎜(或0.25㎜)厚的Al2O3陶瓷板与0.3㎜(或0.15㎜)厚的铜箔牢固地键合在一起。由于采用上述专用设备和特殊工艺技术，使DBC陶瓷覆铜板的成品率大大提高，键合强度提高，键合面几乎没有空洞，热阻大大降低(约为0.19K/W)。这些优点非常有利于IGBT模块的封装，使模块总热阻降低，增加模块输出功率，并使IGBT模块的稳定性和可靠性提高。目前，本项目已获国家发改委新型电力电子产业化专项支持，公司已能大批量生产IGBT模块用低热阻陶瓷覆铜板。
用于高功率发光二极管的覆铜陶瓷基板研究 过去几年封装型发光二极管的功率密度增加了，同时模块的寿命要求亦增加了。这样就带出了对改进基板导热性和可靠性的新要求，以超越标准FR4或绝缘金属基板。覆铜陶瓷(DCB)基板提供了较低热阻并且已成功应用于高功率高压变频器和固态继电器。 DCB工艺 DCB基板的制造是使用一种特别的热熔式粘合方法，一块已有一层薄氧化铜(氧化于热处理时或之前)的铜片与Al2O3陶瓷密贴并于1065℃至1085℃的温度下受热(图1和图2)。 图1 氧和氧化铜的共晶
图2 DCB工艺 共晶熔化体与陶瓷结合而铜片则仍然是固态。Al2O3陶瓷的卓越湿性是基于以下反应：CuO + Al2O3 = Cu Al2O4 以下的特性，使DCB能取代用于多芯片功率模块的传统物料。 尽管铜层相当厚(0.3mm)，热膨胀系数仍然很低(7.2×10-6); 铜具高抗剥强度(>50N/cm); 由于厚铜片的高效率散热和铜直接接合于陶瓷，基板的热阻非常低; 高机械和环境稳定性。 基板的横切面(图3)显示氧化铝(24 W/mK)与氮化铝基板(180W/mK)的紧密接触面。 图3 氧化铝(左图)和氮化铝切面 动机 预期灾难性故障比率和接面温度的相依性是众所周知和有案可稽的事实，并可于Arrhenius模型预见。较高接面温度会导至流明降低，因而缩短模块的预期寿命。
制造优质发光二极管模块的主要方法是以较好封装以取得较低接面温度。用适当组合的DCB基板之物料可加长装配发光二极管模块装的寿命和减少价格和寿命比。氮化铝与薄氧化铝(0.25mm) DCB基板都同样可以对以上的挑战做出经济性和技术性的解决方案。 当我们考虑一套典型的5W高功率发光二极管封装和大约9mm?的接触面积(支持基板之金属片的接触)，根据表一之顕示可容易计算出，就算是标准氧化铝陶瓷基板已经很足够，那就可以避免花费使用制定材料如Si3N4或氮化铝引致的成本增加。根据几何条件热阻可大为降阺并较之传统IMS基板(75μm絶縁物厚和2.2W/mK传热度)低约60%。 仔细观看功率的预测发展时(图4)可以看到，到2010年时，发光二极管功率可高达100W。我们须了解这个并非全新封装问题。这个需求是与传统电力电子一样。因此，相同的比对结果–应用相同的解决方案。 图4 LED功率发展预测 图5 显示了功率密度和工作温度。
一、中国陶瓷行业宏观市场现状 陶瓷的历史悠久灿烂 在我国古代,制陶业已经有辉煌、独特的成就。在黄河流域和长江流域众多的新石器时代遗址中，出土了大量的陶器和陶器碎片。其中有许多已不仅仅是生活日用品，而且具有明显的艺术倾向成为陶制艺术品，如代表制陶业突出成就的彩陶和陶塑。 随着制陶业的发展，自殷商时代早期，即已出现了以瓷土为胎料的白陶器和烧成温度达1200℃的印纹硬陶，开始了由陶向瓷的过渡。至东汉时期，浙江的越窑出产了成熟的青瓷，这是中国陶瓷史上的里程碑，标志着我国瓷器业的成熟。 魏晋南北朝在中国瓷器史上属于起步发展阶段，青瓷一统天下，烧造的地域进一步扩大，但也有少量的黑釉瓷和白瓷被发现。这个时期，社会动荡，战乱不断，民族的融合及佛教的传入，促使陶瓷艺术风格的多样化。到了北朝晚期，白瓷首先在北方出现，这说明制瓷技术发展到一定高度，胎釉中的含铁量受到控制，克服了铁的呈色干扰，为后来彩瓷的出现奠定了基础。白瓷的成功烧造，是中国瓷器史上新的里程碑。 隋唐时期，中国古代政治、经济、文化、商业贸易空前繁荣，推动了制瓷业的进步和瓷器市场的扩大，形成了“南青北白”的格局。南方以生产青瓷为主，越窑为最典型的代表，瓷胎轻薄致密，釉层晶莹细润，取得了极高的瓷艺成就。唐代邢窑白瓷为所谓“北白”的代表，瓷胎、瓷
釉白度都很高，瓷胎坚实、致密，叩之发出金石之声。中晚唐时期，青、白瓷烧造进一步成熟，黑、黄、花瓷及绞胎瓷器成功烧造，以唐长沙窑为代表的彩瓷、唐代青花器的出现，打破了“南青北白”的比较简单的抗衡，从唐末五代开始，中国瓷器史上开始出现了名窑林立的局面。 宋朝是中国封建社会继汉唐之后的第三个繁荣时期，科技、文学、艺术和手工业高度发达，陶瓷业蓬勃发展，瓷窑遍布全国各地，地方风格浓郁，可以概括为“六大窑系”和“五大名窑”。 瓷都景德镇在元朝时崛起，并以青花瓷、釉里红瓷和卵白釉枢府瓷驰名天下。中国陶瓷艺术经过几千年的发展，到明清时期呈现出灿烂辉煌的景象，各类陶瓷艺术品璀璨生辉。以青花瓷为代表的彩瓷兴盛起来：五彩、斗彩、素三彩、釉下三彩、珐琅彩、粉彩等等，明清彩瓷集陶瓷艺术之大成，极富艺术魅力。颜色釉瓷的烧造进入炉火纯青的境界，单色釉品种不断创新：霁蓝釉、祭红釉、郎窑红釉、豇豆红釉、黄釉、孔雀绿釉等等。制瓷技术也有新的突破，陶车旋刀取代了竹刀旋坯，并开始运用吹釉技术，瓷器的质量与数量由此迅猛提高。明清时期的制瓷业，是中国瓷器发展史上的顶峰，对今天的中国瓷业有着重大影响。 陶瓷作为日用品是主要的发展趋势 陶瓷以其细腻如玉的质地，晶莹剔透的品质一直以来都受到了广大群众的喜爱。明略公司的研究表明，在生活条件日益提高的今天，陶瓷的身份不再只是工艺品，它的很多优点注定了它会成为受欢迎的日常用品，
中国陶瓷发展现状及分析 一、陶瓷的历史悠久灿烂 在我国古代,制陶业已经有辉煌、独特的成就。在黄河流域和长江流域众多的新石器时代遗址中，出土了大量的陶器和陶器碎片。其中有许多已不仅仅是生活日用品，而且具有明显的艺术倾向成为陶制艺术品，如代表制陶业突出成就的彩陶和陶塑。 随着制陶业的发展，自殷商时代早期，即已出现了以瓷土为胎料的白陶器和烧成温度达1200℃的印纹硬陶，开始了由陶向瓷的过渡。至东汉时期，浙江的越窑出产了成熟的青瓷，这是中国陶瓷史上的里程碑，标志着我国瓷器业的成熟。 魏晋南北朝在中国瓷器史上属于起步发展阶段，青瓷一统天下，烧造的地域进一步扩大，但也有少量的黑釉瓷和白瓷被发现。这个时期，社会动荡，战乱不断，民族的融合及佛教的传入，促使陶瓷艺术风格的多样化。到了北朝晚期，白瓷首先在北方出现，这说明制瓷技术发展到一定高度，胎釉中的含铁量受到控制，克服了铁的呈色干扰，为后来彩瓷的出现奠定了基础。白瓷的成功烧造，是中国瓷器史上新的里程碑。
隋唐时期，中国古代政治、经济、文化、商业贸易空前繁荣，推动了制瓷业的进步和瓷器市场的扩大，形成了“南青北白”的格局。南方以生产青瓷为主，越窑为最典型的代表，瓷胎轻薄致密，釉层晶莹细润，取得了极高的瓷艺成就。唐代邢窑白瓷为所谓“北白”的代表，瓷胎、瓷釉白度都很高，瓷胎坚实、致密，叩之发出金石之声。中晚唐时期，青、白瓷烧造进一步成熟，黑、黄、花瓷及绞胎瓷器成功烧造，以唐长沙窑为代表的彩瓷、唐代青花器的出现，打破了“南青北白”的比较简单的抗衡，从唐末五代开始，中国瓷器史上开始出现了名窑林立的局面。 宋朝是中国封建社会继汉唐之后的第三个繁荣时期，科技、文学、艺术和手工业高度发达，陶瓷业蓬勃发展，瓷窑遍布全国各地，地方风格浓郁，可以概括为“六大窑系”和“五大名窑”。 瓷都景德镇在元朝时崛起，并以青花瓷、釉里红瓷和卵白釉枢府瓷驰名天下。中国陶瓷艺术经过几千年的发展，到明清时期呈现出灿烂辉煌的景象，各类陶瓷艺术品璀璨生辉。以青花瓷为代表的彩瓷兴盛起来：五彩、斗彩、素三彩、釉下三彩、珐琅彩、粉彩等等，明清彩瓷集陶瓷艺术之大成，极富艺术魅力。颜色釉瓷的烧造进入炉火纯青的境界，单色釉品种不断创新：霁蓝釉、祭红釉、郎窑红釉、豇豆红釉、黄釉、孔雀绿釉等等。制瓷技术也有新的突破，陶车旋刀取代了竹刀旋坯，并开始运用吹釉技术，瓷器的质量与数量由此迅猛提高。
IGBT的结构和工作原理 图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+ 区称为源区，附于其上的电极称为源极。N+ 区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P 型区（包括P+ 和P 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（Subchannel region ）。而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区（Drain injector ），它是IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。 IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP 晶体管提供基极电流，使IGBT 导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT 关断。IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET ，所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET 的沟道形成后，从P+ 基极注入到N 一层的空穴（少子），对N 一层进行电导调制，减小N 一层的电阻，使IGBT 在高电压时，也具有低的通态电压。 2.IGBT 的工作特性 1.静态特性 IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。 IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs 的控制，Ugs 越高，Id 越大。它与GTR 的输出特性相似．也可分为饱和区1 、放大区2 和击穿特性3 部分。在截止状态下的IGBT ，正向电压由J2 结承担，反向电压由J1结承担。如果无N+ 缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT 的某些应用范围。 IGBT 的转移特性是指输出漏极电流Id 与栅源电压Ugs 之间的关系曲线。它与MOSFET 的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT 处于关断状态。在IGBT 导通后的大部分漏极电流范围内，Id 与Ugs呈线性关系。最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V左右。 IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。IGBT 处于导通态时，由于它的PNP 晶体管为宽基区晶体管，所以其B 值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET 的电流成为IGBT 总电流的主要部分。此时，通态电压Uds(on) 可用下式表示： Uds(on) ＝Uj1 ＋Udr ＋IdRoh 式中Uj1 —— JI 结的正向电压，其值为0.7 ～1V ；Udr ——扩展电阻Rdr 上的压降；Roh ——沟道电阻。
七个方面让你全面了解氧化铝陶瓷基板的优势和应用 氧化铝陶瓷基板在消费电子、汽车电子、LED照明等行业已经应用非常广泛，那么氧化铝陶瓷基板在行业应用科研创新方面起到了非常很重要的作用。今天我们就来全面分析一下氧化铝陶瓷基板。 首先了解什么是氧化铝陶瓷基板？ 氧化铝陶瓷是一种以氧化铝（Al2O3）为主体的陶瓷材料，用于厚膜集成电路。氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。需要注意的是需用超声波进行洗涤。氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷，因为其优越的性能，在现代社会的应用已经越来越广泛，满足于日用和特殊性能的需要。 其次：氧化铝陶瓷基板的结构和分类 氧化铝陶瓷基板的结构构成主要是：氧化铝(Al2O3)。普通型氧化铝陶瓷系按Al2O3含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种，有时Al2O3含量在80%或75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中99氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料，如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等；95氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件；85瓷中由于常掺入部分滑石，提高了电性能与机械强度，可与钼、铌、钽等金属封接，有的用作电真空装置器件。 再次：氧化铝陶瓷基板的优缺点 1.硬度大 经中科院上海硅酸盐研究所测定，其洛氏硬度为HRA80-90，硬度仅次于金刚石，远远超过耐磨钢和不锈钢的耐磨性能。 2.耐磨性能极好
经中南大学粉末冶金研究所测定，其耐磨性相当于锰钢的266倍，高铬铸铁的171.5倍。根据我们十几年来的客户跟踪调查，在同等工况下，可至少延长设备使用寿命十倍以上。 3.重量轻 其密度为3.5g/cm3，仅为钢铁的一半，可大大减轻设备负荷。 氧化铝陶瓷主要技术指标 氧化铝陶瓷含量≥92% 密度≥3.6g/cm3 洛氏硬度≥80HRA 抗压强度≥850Mpa 断裂韧性KΙC≥4.8MPa·m1/2 抗弯强度≥290MPa 导热系数30~50W/m.K 热膨胀系数：7.2×10-6m/m.K 4，缺点: 比较易碎：相对与氮化铝陶瓷基板来说，更容易碎 导热没有氮化铝更好：氮化铝陶瓷基板导热可以到190~260W，氧化铝一般是25W~50W 五，氧化铝陶瓷基板导热 氧化铝陶瓷基板有较好的传导性、机械强度和耐高温性。氧化铝陶瓷基板的导热率差不多在45W/(m·K)左右。一般看到的就是这基板的覆铜对导热率也会有一定的影响，陶瓷板覆铜工艺也分很多种，有高温熔合陶瓷基板（HTFC)、低温共烧陶瓷基板
陶瓷的研究现状与发展展望 陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料.它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点.可用作结构材料、刀具材料,由于陶瓷还具有某些特殊的性能,又可作为功能材料. 分类: 普通陶瓷材料 采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成,是典型的硅酸盐材料,主要组成元素是硅、铝、氧,这三种元素占地壳元素总量的90%,普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟.这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等. 特种陶瓷材料 采用高纯度人工合成的原料,利用精密控制工艺成形烧结制成,一般具有某些特殊性能,以适应各种需要.根据其主要成分,有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能.本节主要介绍特种陶瓷. 编辑本段性能特点力学性能 陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料,其硬度大多在1500HV以上.陶瓷的抗压强度较高,但抗拉强度较低,塑性和韧性很差. 热性能 陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上）,且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低于金属材料,陶瓷还是良好的隔热材料.同时陶瓷的线膨胀系数比金属低,当温度发生变化时,陶瓷具有良好的尺寸稳定性. 电性能 大多数陶瓷具有良好的电绝缘性,因此大量用于制作各种电压（1kV~110kV）的绝缘器件.铁电陶瓷（钛酸钡BaTiO3）具有较高的介电常数,可用于制作电容器,铁电陶瓷在外电场的作用下,还能改变形状,将电能转换为机械能（具有压电材料的特性）,可用作扩音机、电唱机、超声波仪、声纳、医疗用声谱仪等.少数陶瓷还具有半导体的特性,可作整流器. 化学性能 陶瓷材料在高温下不易氧化,并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力. 光学性能 陶瓷材料还有独特的光学性能,可用作固体激光器材料、光导纤维材料、光储存器等,透明陶瓷可用于高压钠灯管等.磁性陶瓷（铁氧体如：MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4）在录音磁带、唱片、变压器铁芯、大型计算机记忆元件方面的应用有着广泛的前途. 编辑本段常用特种陶瓷材料 根据用途不同,特种陶瓷材料可分为结构陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷. 1．结构陶瓷 氧化铝陶瓷主要组成物为Al2O3,一般含量大于45%.氧化铝陶瓷具有各种优良的性能.耐高温,一般可要1600℃长期使用,耐腐蚀,高强度,其强度为普通陶瓷的2~3倍,高者可达5~6倍.其缺点是脆性大,不能接受突然的环境温度变化.用途极为广泛,可用作坩埚、发动机火花塞、高温耐火材料、热电偶套管、密封环等,也可作刀具和模具. 氮化硅陶瓷主要组成物是Si3N4,这是一种高温强度高、高硬度、耐磨、耐腐蚀并能自润
igbt工作原理及应用 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的保护 引言 绝缘栅双极型晶体管IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件,其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管,因此,可以把其看作是MOS输入的达林顿管。它融和了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动简单和快速的优点,又具有双极型器件容量大的优点,因而,在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用。在中大功率的开关电源装置中,IGBT由于其控制驱动电路简单、工作频率较高、容量较大的特点,已逐步取代晶闸管或GTO。但是在开关电源装置中,由于它工作在高频与高电压、大电流的条件下,使得它容易损坏,另外,电源作为系统的前级,由于受电网波动、雷击等原因的影响使得它所承受的应力更大,故IGBT的可靠性直接关系到电源的可靠性。因而,在选择IGBT时除了要作降额考虑外,对IGBT的保护设计也是电源设计时需要重点考虑的一个环节。 1 IGBT的工作原理 IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知,若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOSFET截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止 由此可知,IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定：
——IGBT栅极与发射极之间的电压; ——IGBT集电极与发射极之间的电压; ——流过IGBT集电极－发射极的电流; ——IGBT的结温。 如果IGBT栅极与发射极之间的电压,即驱动电压过低,则IGBT不能稳定正常地工作,如果过高超过栅极－发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏;同样,如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极－发射极之间的耐压,流过IGBT集电极－发射极的电流超过集电极－发射极允许的最大电流,IGBT的结温超过其结温的允许值,IGBT都可能会永久性损坏。 2 保护措施 在进行电路设计时,应针对影响IGBT可靠性的因素,有的放矢地采取相应的保护措施。 2．1 IGBT栅极的保护 IGBT的栅极－发射极驱动电压VGE的保证值为±20V,如果在它的栅极与发射极之间加上超出保证值的电压,则可能会损坏IGBT,因此,在IGBT的驱动电路中应当设置栅压限幅电路。另外,若IGBT的栅极与发射极间开路,而在其集电极与发射极之间加上电压,则随着集电极电位的变化,由于栅极与集电极和发射极之间寄生电容的存在,使得栅极电位升高,集电极－发射极有电流流过。这时若集电极和发射极间处于高压状态时,可能会使IGBT发热甚至损坏。如果设备在运输或振动过程中使得栅极回路断开,在不被察觉的情况下给主电路加上
我国日用陶瓷的现状和展望胡海泉吴大选周健儿 1、概况发展过程1.1多年的8000日用陶瓷行业在我国是一个古老的行业，大约已有历史。在唐宋时期，陶瓷制造已相当发达，并形成一定的生产规模。宋代钧、汝、官、哥、定五大名窑，产品闻名于世，陶瓷器作为商品开始批量输出海外。明清两代，是我国瓷业发展的历史鼎盛时期，以江西景德镇瓷器为代表，以其精美多样的产品、精湛的技艺，在全世界享有极高的声誉。建国以前，我国陶瓷行业受到了严重摧残，一蹶我国的瓷国地位受到了而此间西方制瓷业却得到了很大发展，不振；严重挑战。月新中国诞生了，陶瓷业获得了新生，在破残的基础年101949我国日用陶瓷逐上恢复并得以发展。在党和各级政府的关怀支持下，步建立了比较完整的现代工业体系，根本上消除了“备料用石碾，手工拉形坯、燃料用槎柴，烧成靠龙窑”的原始传统的生产方法。五六十年代期间，在“百花齐放”正确方针的推动下，日用陶瓷技艺推陈形成了以原料产地为中心的南北方各陶瓷集中产区。继往开来，出新，各地生产出具有各自独特风采、格调迥异、繁花似锦的陶瓷品种。在日用陶瓷科技进步党的十一届三中全会的改革开放正确方针指引下，出现了可喜的局面，推动着生产力向前发展；各项新技术新装备、新全行业呈现出蓬勃昌盛的景产品不断涌现，企业改造更新有了活力，象；产品数量猛增，质量明显改善，行业面貌出现突破，繁荣了国内外市场。日用陶瓷出口贸易成为我国轻工产品外销的拳头商品之一，为国家争得巨额外汇。年
代以来陶瓷工业迅速发展，产量猛增，经营体制更加灵活90多样，各主要产瓷区发展不平衡，开始出现亏损企业。技术进步步伐放慢，全行业收益不理想。具体从日用陶瓷产区也可看出，由于改革开放和机制的转变，地方政策的灵活多样，一些过去大的产瓷区如：江西景德镇、湖南醴陵、河北唐山等国营企业生产不景气，有的甚至． 倒闭，使得这些产区日用陶瓷产量的排名在逐年下降。同时也有一些新产区正在蓬勃发展，主要是机制活，民营企业在不断增加，同时这些企业注重人才、注重新产品开发、注重市场（新闻发布、招商、广告），并注重建立现代的销售网络和营销理念（建立代理商、分销商）。例如：广西北流、广东潮洲、福建德化、山西怀仁等由于地方政府重视并成立陶瓷行业协会，使得日用瓷生产大幅度增长。目前广东省产量占全国第1位，广西省占全国第4位，山西省占全国第7位。由此可看出目前全国日用陶瓷的发展有一个区域性的变化，主要是机制、体制的变化，特别是民营企业的发展，促进了日用陶瓷工业的发展。 1.2生产方式 我国陶瓷业自建国以来发展过程基本上经历了两个阶段。在第一阶段（1950-1978年），日用陶瓷产品市场基本在国内，以国内市场为主，属于自产自销的市场模式。到了第二阶段（1978-2005年），日用陶瓷生产已开始步入以出口为导向的市场模式。日用陶瓷的生产方式的变迂也基本吻合于以上两个阶段（表1）。 表1 我国日用陶瓷生产方式变化比较
陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性，广泛应用于功率电子、电子封装、混合微电子与多芯片模块等领域。本文简要介绍了目前陶瓷基板的现状与以后的发展。 陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性，广泛应用于功率电子、电子封装、混合微电子与多芯片模块等领域。本文简要介绍了目前陶瓷基板的现状与以后的发展。 1、塑料和陶瓷材料的比较 塑料尤其是环氧树脂由于比较好的经济性，至目前为止依然占据整个电子市场的统治地位，但是许多特殊领域比如高温、线膨胀系数不匹配、气密性、稳定性、机械性能等方面显然不适合，即使在环氧树脂中添加大量的有机溴化物也无济于事。 相对于塑料材料，陶瓷材料也在电子工业扮演者重要的角色，其电阻高，高频特性突出，且具有热导率高、化学稳定性佳、热稳定性和熔点高等优点。在电子线路的设计和制造非常需要这些的性能，因此陶瓷被广泛用于不同厚膜、薄膜或和电路的基板材料，还可以用作绝缘体，在热性能要求苛刻的电路中做导热通路以及用来制造各种电子元件。 2、各种陶瓷材料的比较 2.1 Al2O3 到目前为止，氧化铝基板是电子工业中最常用的基板材料，因为在机械、热、电性能上相对于大多数其他氧化物陶瓷，强度及化学稳定性高，且原料来源丰富，适用于各种各样的技术制造以及不同的形状。 2.2 BeO 具有比金属铝还高的热导率，应用于需要高热导的场合，但温度超过300℃后迅速降低，最重要的是由于其毒性限制了自身的发展。 2.3 AlN AlN有两个非常重要的性能值得注意：一个是高的热导率，一个是与Si相匹配的膨胀系数。缺点是即使在表面有非常薄的氧化层也会对热导率产生影响，只有对材料和工艺进行严格控制才能制造出一致性较好的AlN基板。目前大规模的AlN生产技术国内还是不成熟，
IGBT 驱动原理 目录 一、简介 二、工作原理 三、技术现状 四、测试方法 五、选取方法 简介： 绝缘栅双极晶体管IGBT 是第三代电力电子器件，安全工作，它集功率晶体管GTR 和功率场效应管MOSFET的优点于一身，具有易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高 (10-40 kHz) 的特点，是目前发展最为迅速的新一代电力电子器件。广泛应用于小体积、高 效率的变频电源、电机调速、UPS 及逆变焊机当中。IGBT 的驱动和保护是其应用中的关 键技术。 1 IGBT 门极驱动要求 1.1 栅极驱动电压 因IGBT 栅极- 发射极阻抗大，故可使用MOSFET 驱动技术进行驱动，但IGBT 的输入电容较MOSFET 大，所以IGBT 的驱动偏压应比MOSFET驱动所需偏压强。图 1 是一个典型的例子。在+20 ℃情况下，实测60 A ，1200 V 以下的IGBT 开通电压阀值为 5 ～6 V ，在实际使用时，为获得最小导通压降，应选取Ugc ≥(1.5 ～3)Uge(th) ，当Uge 增加时，导通时集射电压Uce 将减小，开通损耗随之减小，但在负载短路过程中Uge 增加，集电极电流Ic 也将随之增加，使得IGBT 能承受短路损坏的脉宽变窄，因此Ugc 的选择不应太大，这足以使IGBT 完全饱和，同时也限制了短路电流及其所带来的应力( 在具有短路工作过程的设备中，如在电机中使用IGBT 时，+Uge 在满足要求的情况下尽量选取最小值，以提高其耐短路能力) 。
1.2 对电源的要求 对于全桥或半桥电路来说，上下管的驱动电源要相互隔离，由于IGBT 是电压控制器件，所需要的驱动功率很小，主要是对其内部几百至几千皮法的输入电容的充放电，要求能提供较大的瞬时电流，要使IGBT 迅速关断，应尽量减小电源的内阻，并且为防止IGBT 关断时产生的du/dt 误使IGBT 导通，应加上一个-5 V 的关栅电压，以确保其完全可靠的关断 ( 过大的反向电压会造成IGBT 栅射反向击穿，一般为-2 ～10 V 之间) 。 1.3 对驱动波形的要求 从减小损耗角度讲，门极驱动电压脉冲的上升沿和下降沿要尽量陡峭，前沿很陡的门极电压使IGBT 快速开通，达到饱和的时间很短，因此可以降低开通损耗，同理，在IGBT 关断时，陡峭的下降沿可以缩短关断时间，从而减小了关断损耗，发热量降低。但在实际使用中，过快的开通和关断在大电感负载情况下反而是不利的。因为在这种情况下，IGBT 过快的开通与关断将在电路中产生频率很高、幅值很大、脉宽很窄的尖峰电压Ldi/dt ，并且这种尖峰很难被吸收掉。此电压有可能会造成IGBT 或其他元器件被过压击穿而损坏。所以在选择驱动波形的上升和下降速度时，应根据电路中元件的耐压能力及du/dt 吸收电路性能综合考虑。 1.4 对驱动功率的要求 由于IGBT 的开关过程需要消耗一定的电源功率，最小峰值电流可由下式求出： I GP = △ U ge /R G +R g ； 式中△Uge=+Uge+|Uge| ；RG 是IGBT 内部电阻；Rg 是栅极电阻。 驱动电源的平均功率为： P AV =C ge △ Uge 2 f, 式中． f 为开关频率；Cge 为栅极电容。 1.5 栅极电阻 为改变控制脉冲的前后沿陡度和防止震荡，减小IGBT 集电极的电压尖峰，应在IGBT 栅极串上合适的电阻Rg 。当Rg 增大时，IGBT 导通时间延长，损耗发热加剧；Rg 减小时，di/dt 增高，可能产生误导通，使IGBT 损坏。应根据IGBT 的电流容量和电压额定值以及开关频率来选取Rg 的数值。通常在几欧至几十欧之间( 在具体应用中，还应根据实际情况予以适当调整) 。另外为防止门极开路或门极损坏时主电路加电损坏 IGBT ，建议在栅射间加入一电阻Rge ，阻值为10 k Ω左右。 1.6 栅极布线要求 合理的栅极布线对防止潜在震荡，减小噪声干扰，保护IGBT 正常工作有很大帮助。 a ．布线时须将驱动器的输出级和lGBT 之间的寄生电感减至最低( 把驱动回路包围的面积减到最小) ； b ．正确放置栅极驱动板或屏蔽驱动电路，防止功率电路和控制电路之间的耦合； c ．应使用辅助发射极端子连接驱动电路； d ．驱动电路输出不能和IGBT 栅极直接相连时，应使用双绞线连接(2 转/ cm) ； e ．栅极保护，箝位元件要尽量靠近栅射极。 1.7 隔离问题
IGBT高导热陶瓷基板等高端陶瓷pcb的应用和现状随着新能源汽车、高铁、风力发电和5G基站的快速发展，这些新产业所用的大功率IGBT对新一代高强度的氮化硅陶瓷基板需求巨大，日本的京瓷和美国罗杰斯等公司都可以批量生产和提供覆铜蚀刻的氮化硅陶瓷基板；国内起步较晚，近几年大学研究机构和一些企业都在加快研发并取得较大进展，其导热率大于等于90Wm/k，抗弯强度大于等于700mpa，断裂韧性大于等于6.5mpa1/2；但是距离产业化还有一定距离。今天小编要分享的是IGBT高导热氮化铝氮化硅陶瓷基板等高端陶瓷pcb的应用和现状。
目前国内IGBT用高导热率氮化铝氮化硅覆铜板目前还是以进口为主，特别是高铁上的大功率器件控制模块；国内的陶瓷基板覆铜技术不能完全达到对覆铜板的严格考核，列如冷然循环次数。目前，国际上都采用先进的活化金属键合（AMB）技术进行覆铜，比直接覆铜（DBC）具有更高的结合强度和冷热循环特性。 氧化铝陶瓷覆铜板电容压力传感器在各种汽车上用量巨大，市场达近百亿，但是目前氧化铝陶瓷覆铜板主要依赖进口，国内的陶瓷氧化铝板在材料的弹性模量、弹性变形循环次数、使用寿命和可靠性凤方面还有差距，尚未进入商业化实际应用。
在航天发动机、风力发电、数控机床等高端装备所使用的陶瓷转承，不但要求高的力学性能和热学性能，而且要求优异的耐磨性、可靠性和长寿命，目前国产的氮化硅陶瓷轴承球与日本东芝陶瓷公司还有明显差距；与国际上著名的瑞典SKF公司、德国的FAG公司和日本的KOYO等轴承公司相比，我们的轴承还处于产业产业链的中低端，像风电和数控机床等高端产品还依赖进口。 在汽车、冶金、航天航空领域的机械加工大量使用陶瓷刀头，据统计市场需求达数十亿元。陶瓷刀具包括氧化铝陶瓷基、氮化硅基、氧化锆增韧氧化铝、氮碳化钛体系等，要求具有高硬度。高强度和高可靠性。目前国内企业只能生产少量非氧化铝陶瓷刀具，二像汽车缸套加工用量巨大的氧化铝套擦刀具还依赖从瑞典sandvik、日本京瓷、日本NTK公司、德国CeranTec公司进口。 在军工国防用到的透明和透红线陶瓷材料，如果氧化钇、氧化镁、阿隆、镁铝尖晶石）陶瓷以及具有激光特性透明陶瓷。目前我们的技术还限于制备有限的尺寸，对于国际上已经达到半米大尺寸透明陶瓷材料我们还很困难，无论在工艺技术和装备上均有差距。 IGBT陶瓷基板包括氧化硅陶瓷基板和氮化铝陶瓷基板等高功率器件制作的陶瓷吧板材大部分是依赖进口，而且都是应用在非常重要的领域。深圳市金瑞欣特种电路技术有限公司目前做的IGBT陶瓷基板都是优质板料。主要生产中高端陶瓷基板，更多陶瓷电路板打样可以咨询金瑞欣。
泉州师范学院 毕业论文 题目德化陶瓷产业现状及其发展的思考 政治与社会发展学院经济学专业 2010 级 学生姓名黄文锋学号 101205021 指导教师吴子强职称副教授 完成日期2013年 12月 5日 教务处制
德化陶瓷产业现状及其发展思考【摘要】德化陶瓷自古以来是中国的发源地之一，同时也是全国最大的西洋工艺瓷生产和出口基地。然而目前德化陶瓷面临资源枯竭和国内外竞争的情况下，如何以最小的代价取得取得最大的经济效益，是德化陶瓷亟需解决的问题。本文运用swot 分析方法，对德化陶瓷独特的产业环境进行探究，剖析德化陶瓷产业存在的诸多问题，借此提出产业升级的建议。 【关键字】陶瓷SWOT 产业升级 一、德化陶瓷产业发展状况 （一）历史状况 德化是中国陶瓷的发源地之一，德化瓷一直是我国重要的出口贸易品，与茶叶、丝绸享誉世界，为中国的制瓷技术的传播和发展填上浓重的一笔。其制瓷业开始于新石器时代，在 唐宋时期进入快速发展时期，在明清时期达到顶峰。在宋代开始大量出口，尤其是明代德化 制瓷业达到鼎盛时期，同时在造型艺术方面也达到一个高度，其生产的白瓷可以与玉媲美，被欧洲誉为“中国白” 。德化天生丽质、独具一格的艺术特色对欧洲的陶瓷艺术产生重要影响。同时，德化瓷其在用料、制作技巧和表现方式等方面与其他地区相比具有独特之处。 （二）出口状况德化陶瓷是出口型劳动密集型产业，其是德化县的支柱产业。从表1[1] 可以看出，德化陶瓷虽然占中国陶瓷出口比重不高，但在每年出口中呈不断上涨的趋势。 图 1 德化陶瓷出口总额及其占商品总出口比重
图 2 德化陶瓷出口总额及其占中国陶瓷出口总额比例 数据来源： 1. 中国统计年鉴（ 2007 、2009、2011） 2. 德化统计局年度数据 （三）陶瓷产业在德化经济中地位 1 、从陶瓷生产总值看，陶瓷产业一直是德化县的重要产业 如表 2所示， 2009年至 2012年期间，德化县陶瓷生产总值占工业生产总值比例一直在 65% 左右，尤其是在 2012年达到 67.52%。 年份 类型 德化陶瓷生产总值 （万元） 德化工业生产总值 （万元 ） 德化陶瓷生产总值占 工业生产总值比例 （%） 2009 713200 1094600 65.16 2010 823800 1282590 64.23 2011 1085100 1656826 65.49 2012 1242300 1839800 67.52 图 3 德化陶瓷生产总值及其其占德化工业生产总值比例 数据来源：德化统计局年度数据 2、从德化陶瓷产业用电量的使用情况上看，陶瓷产业一直是德化县的重要产业 因为工业生产需要用电， 从中也可以看出该地区哪个产业发展的较好。 从表 3中可以清楚 地看出 2009年到 2012年，陶瓷的用电量占全县工业用电量 50%以上。 表 3 陶瓷用电量及其占全县工业用电量比例
高温结构陶瓷基复合材料的研究现状与展望 摘要概述了国外航空发动机用高温结构陶瓷基复合材料的研究与应用现状及发展趋势,分析了目前研究中存在的问题及其解决办法,确定了今后的研究目标与方向。 关键词陶瓷基复合材料高温结构材料力学性能应用 1 前言 为了提高航空发动机的推重比和降低燃料消耗,最根本的措施是提高发动机的涡轮进口温度,而涡轮进口温度与热端部件材料的最高允许工作温度直接相关。50 至60 年代,发动机热端部件材料主要是铸造高温合金,其使用温度为800～900 ℃;70 年代中期,定向凝固超合金开始推广,其使用温度提高到 接近1000 ℃; 进入80 年代以后,相继开发出了高温单晶合金、弥散强化超合金以及金属间化合物等,并且热障涂层技术得到了广泛的应用,使热端部件的使用温度提高到1200～1300 ℃,已接近这类合金 熔点的80 % ,虽然通过各种冷却技术可进一步提高涡轮进口温度,但作为代价降低了热效率,增加了结 构复杂性和制造难度,而且对小而薄型的热端部件难以进行冷却,因而再提高的潜力极其有限[1 ] 。陶瓷基复合材料正是人们预计在21 世纪中可替代金属及其合金的发动机热端结构首选材料。 近20 年来,世界各工业发达国家对于发动机用高温结构陶瓷基复合材料的研究与开发一直十分重视,相继制定了各自的国家发展计划,并投入了大量的人力、物力和财力,对这一新型材料寄予厚望。如美国NASA 制定的先进高温热机材料计划(HITEMP) 、DOE/ NASA 的先进涡轮技术应用计划(ATTAP) 、美国国家宇航计划(NASP) 、美国国防部关键技术计划以及日本的月光计划等都把高温结构陶瓷基复合材料作为重点研究对象,其研制目标是将发动机热端部件的使用温度提高到1650 ℃或更高[2 ,3 ] ,从而提高发动机涡轮进口温度,达到节能、减重、提高推重比和延长寿命的目的,满足军事和民用热机的需要。 2 国内外应用与研究现状 由于陶瓷材料具有高的耐磨性、耐高温和抗化学侵蚀能力,国外目前已将其应用于发动机高速轴承、活塞、密封环、阀门导轨等要求转速高和配合精度高的部件。在航空发动机高温构件的应用上,到目前为止已报道的有法国将CVI 法SiC/Cf 用于狂风战斗机M88 发动机的喷嘴瓣以及将SiC/ SiCf 用于幻影2000 战斗机涡轮风扇发动机的喷管内调节片[4 ] 。 此外,有许多陶瓷基复合材料的发动机高温构件正在研制之中。如美国格鲁曼公司正研究跨大气层高超音速飞机发动机的陶瓷材料进口、喷管和喷口等部件,美国碳化硅公司用Si3N4/ SiCW制造导弹发动机燃气喷管,杜邦公司研制出能承受1200～1300 ℃、使用寿命达2000h 的陶瓷基复合材料发动机部件等[5 ,6 ] 。目前导弹、无人驾驶飞机以及其它短寿命的陶瓷涡轮发动机正处在最后研制阶段,美国空军材料实验室的研究人员认为[7 ] ,1204～1371 ℃发动机用陶瓷基复合材料已__经研制成功。由于提高了燃烧温度,取消或减少了冷却系统,预计发动机热效率可从目前的26 %提高到46 %。英国罗—罗公司认为,未来航空发动机高压压气机叶片和机匣、高压与低压涡轮盘及叶片、燃烧室、加力燃烧室、火焰稳定器及排气喷管等都将采用陶瓷基复合材料。预计在21 世纪初, 陶瓷基复合材料的使用温度可提高到1650 ℃或更高。 3 研究方向与发展趋势 陶瓷虽然具有作为发动机热端结构材料的十分明显的优点,但其本质上的脆性却极大地限制了它的推广应用。为了克服单组分陶瓷材料缺陷敏感性高、韧性低、可靠性差的缺点,材料科学工作者进行了大量的研究以寻找切实可行的增韧方法[8 ,9 ] 。增韧的思路经历了从“消除缺陷”或减少缺陷尺寸、减少缺陷数量,发展到制备能够“容忍缺陷”,即对缺陷不敏感的材料。目前常见的几种增韧方式主要有相变增韧、颗粒(晶片) 弥散增韧、晶须(短切纤维) 复合增韧以及连续纤维增韧补强等。此外还可通过材料结构的改变来达到增韧的目的,如自增韧结构、仿生叠层结构以及梯度功能材料等。由于连续纤
IGBT的工作原理和工作特性 IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N一层的空穴（少子），对N一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。 IGBT的工作特性包括静态和动态两类： 1．静态特性 IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。它与GTR的输出特性相似．也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。在截止状态下的IGBT，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。如果无N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT的某些应用范围。 IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时，IGBT处于关断状态。在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。最高栅源电压受最大漏极电流限制，
其最佳值一般取为15V左右。IGBT的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。IGBT处于导通态时，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。此时，通态电压Uds(on)可用下式表示: Uds(on)＝Uj1＋Udr＋IdRoh （2－14） 式中Uj1——JI结的正向电压，其值为0.7～IV； Udr——扩展电阻Rdr上的压降；Roh——沟道电阻。 通态电流Ids可用下式表示： Ids=(1+Bpnp)Imos (2－15） 式中Imos——流过MOSFET的电流。 由于N+区存在电导调制效应，所以IGBT的通态压降小，耐压1000V 的IGBT通态压降为2～3V。IGBT处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。 2．动态特性 IGBT在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET来运行的，只是在漏源电压Uds下降过程后期，PNP晶体管由放大区至饱和，又增加了一段延迟时间。td(on)为开通延迟时间，tri为电流上升时间。实际应
氧化铝陶瓷基覆铜板 DCB是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(AL2Q3)或氮化铝(ALN)陶瓷基片表面( 单面或双面)上的特殊工艺方法。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。因此，DCB基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料，也是本世纪封装技术发展方向“chip-on-board”技术的基础。 1、DCB应用 ●大功率电力半导体模块； ●半导体致冷器、电子加热器； ●功率控制电路，功率混合电路； ●智能功率组件； ●高频开关电源，固态继电器； ●汽车电子，航天航空及军用电子组件； ●太阳能电池板组件； ●电讯专用交换机，接收系统； ●激光等工业电子。 2、DCB特点 ●机械应力强，形状稳定； ●高强度、高导热率、高绝缘性； ●结合力强，防腐蚀； ●极好的热循环性能，循环次数达5万次，可靠性高； ●与PCB板(或IMS基片)一样可刻蚀出各种图形的结构 ●无污染、无公害； ●使用温度宽-55℃～850℃； ●热膨胀系数接近硅，简化功率模块的生产工艺。 3、使用DCB优越性 ●DBC的热膨胀系数接近硅芯片，可节省过渡层Mo片，省工、节材、降低成本； ●减少焊层，降低热阻，减少空洞，提高成品率； ●在相同截面积下。0.3mm厚的铜箔线宽仅为普通印刷电路板的10%； ●优良的导热性，使芯片的封装非常紧凑，从而使功率密度大大提高，改善系统和装置的可靠性； ●超薄型(0.25mm)DBC板可替代BeO，无环保毒性问题； ●载流量大，100A电流连续通过1mm宽0.3mm厚铜体，温升约17℃；100A电流连续通过2mm宽0.3mm 厚铜体，温升仅5℃左右； ●热阻低，10×10mmDCB板的热阻： 厚0.63mm为0.31K/W 厚0.38mm为0.19K/W 厚0.25mm为0.14K/W ●绝缘耐压高，保障人身安全和设备的防护能力； ●可以实现新的封装和组装方法，使产品高度集成，体积缩小。 4、陶瓷覆铜板DCB技术参数 技术参数AL2O3(≥96%) 最大规格mm×mm 138×178 或138×188 瓷片厚度mm 0.25，0.32，0.38，0.5，0.63±0.07(标准)，1.0， 1.3， 2.5 瓷片热导率W/m.K 24～28 瓷片介电强度KV/mm ＞14 瓷片介质损耗因数≤3×10-4(25℃/1MHZ) 瓷片介电常数9.4(25℃/1MHZ)
陶瓷行业现状格局及前 景分析 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】
一、全球陶瓷行业概况 目前，国外陶瓷行业整体工业技术的智能化、自动化程度较高，采用的是较现代化的工艺技术，陶瓷生产专业化分工较强，有标准化、商品化的原料基地，有专业的辅助材料供应商。在开发设计上，国际知名陶瓷企业投入较大，设计的产品个性化强，款式新颖，品种丰富。 目前，世界知名的陶瓷品牌主要集中在英国、德国、日本、意大利、西班牙等，这些企业的陶瓷品牌知名度、产品质量和档次都较高。在审美不断变化和消费不断升级的国际背景下，国际陶瓷消费市场已逐渐向中高档产品市场转移，一些集艺术性、装饰性、观赏性和实用性于一体的中、高档艺术陶瓷正越来越受到市场的欢迎。在市场需求方面，欧洲、中东、北美和亚洲是主要的陶瓷需求区域。 二、我国陶瓷行业概况 （一）陶瓷业竞争格局 目前，我国已经成为世界上最大的陶瓷生产国，陶瓷制品也是我国出口创汇的主要产品之一。我国的陶瓷出口市场主要集中在美国、日本、韩国、欧盟等。 我国是世界上艺术陶瓷生产制造第一大国，但不是艺术陶瓷强国，国内大多数企业只是国外知名陶瓷品牌企业的OEM或ODM代工厂商，产品主要以出口为主。目前全国已形成江西景德镇、湖南醴陵、广东潮州、江苏宜兴、河北唐山和邯郸、山东淄博等几大艺术陶瓷产区。2011年全球艺术陶瓷产量为70亿件，中国产量为59.4亿件，47%的艺术陶瓷用于出口，是世界上公认产量最大的出口大国。中国轻工工艺品进出口商会陶瓷分会于2011年8月份公布的“2011年上半年全国出口艺术陶瓷产品企业前50名”排名中，几大产区均有企业上榜，广东23家企业入围，是出口最活跃的艺术陶瓷产区，其中潮州独揽10家。总体而言，艺术陶瓷行业竞争格局正逐渐形成，行业集中度逐步提高。 （二）行业概况 艺术陶瓷作为陶瓷产业中最具创意性和成长性的子行业，与其他类别的陶瓷产业相比具有显着的差异，具体表现在以下几方面： （1）高延展性：艺术陶瓷的核心产品价值在于其文化底蕴和艺术创意。该核心价值脱离物理属性限制，因此较容易与相关行业匹配。所以，艺术陶瓷行业延展性丰富，通过与其他传统行业的巧妙结合，能够创造巨大的商业价值。 （2）高附加值：艺术陶瓷承载中国数千年陶瓷文化底蕴，与书法、绘画、篆刻、雕塑等古典和现代文化表现形式相结合，集创意内涵和材料科技于一体，是文化创意领域瑰宝。因此，在市场终端售价高于其他陶瓷产品。以日用陶瓷最主流的消费渠道综合性连锁商超及家居卖场为例，