氮化硅 vs 氮化铝 vs 氧化铝:功率模块基板怎么选

随着 SiC 器件把功率密度与结温推高,短板往往不在芯片,而在基板。三种常见陶瓷如何取舍?

性能Al₂O₃(氧化铝)AlN(氮化铝)Si₃N₄(氮化硅)
抗弯强度(MPa)约 300约 300≥ 600
热导率(W/m·K)约 24约 170≥ 80
热膨胀(×10⁻⁶/K)约 7.2约 4.5约 3.0
热循环可靠性一般良好优异
最适合成本敏感极致散热严苛循环

车规逆变器的考量

车载功率模块每年经历数千次热循环。Al₂O₃ 便宜却易裂;AlN 导热最佳但脆、怕冲击;Si₃N₄ 以略低峰值导热换取更高强度与最优抗热循环——这正是 AMB(活性金属钎焊)Si₃N₄ 基板成为 800 V SiC 牵引逆变器主流选择的原因。

何时选 AlN

若瓶颈是纯热流(如安装稳定的大电流工业变流器),AlN 约 170 W/m·K 在导热上仍占优。当机械冲击、振动与循环占主导时,选 Si₃N₄。

常见问题

氮化硅基板比氮化铝更好吗?

对汽车与严苛功率模块而言是——Si₃N₄ 因更高强度、与 SiC 芯片更匹配的热膨胀,可承受更多热循环。AlN 仅在纯热导率上占优。

什么是 AMB?

活性金属钎焊:含钛钎料将铜直接 bonding 到陶瓷上,得到大电流、高可靠基板,用于 SiC 模块。

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