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安徽从DBC到AMB:陶瓷电路板凭什么成为新能源汽车IGBT核心?厂家

深圳市亿圆电子有限公司刘先生:13724339849专业铜基板,铝基板,陶瓷板,多层HDI电路板生产厂家。20年专业线路板行业。

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新能源汽车的“心脏”是电控系统,而电控系统的“核心”是IGBT(绝缘栅双极型晶体管)——它负责控制电池充放电、电机驱动,决定了新能源汽车的续航、动力与安全性。随着新能源汽车向高续航、高功率、快充方向升级,IGBT功率越来越大(从1200V提升至1700V),功耗与热量也大幅增加,传统金属基板已无法满足散热与可靠性需求。而陶瓷电路板(陶瓷基板),从DBC工艺到AMB工艺的迭代,凭借高导热、高可靠、耐高温的核心优势,成为新能源汽车IGBT的“唯一核心载体”,撑起了新能源汽车电控系统的“散热与安全防线”。
一、新能源汽车IGBT的“生死考验”:高温与可靠性
新能源汽车IGBT工作环境极其严苛:车载电控系统安装在发动机舱,夏季高温可达85℃以上,冬季低温低至-40℃,昼夜温差跨度大;同时,车辆行驶过程中会产生高频振动,且长期处于高电压、大电流工况(IGBT工作电压1200–1700V,电流可达数百安培),对IGBT的散热性能、绝缘性能、抗振动性能提出了极高要求。
传统IGBT采用铝基板或普通铜基板作为载体,存在三大致命短板:
1. 散热不足:铝基板导热系数仅1–5W/m·K,普通铜基板导热系数约400W/m·K,但绝缘层热阻高,无法快速疏导IGBT产生的热量,导致IGBT结温高达150℃以上,长期高温会加速IGBT老化,甚至烧毁,引发车辆动力中断、自燃等安全隐患;
2. 可靠性差:铝基板、普通铜基板热膨胀系数与IGBT芯片(硅芯片CTE≈2.6ppm/℃)差距大,冷热循环下易翘曲、分层,导致IGBT焊点脱落,车辆行驶中出现电控故障;
3. 绝缘不足:传统基板绝缘强度低,无法满足IGBT高电压(1200–1700V)隔离要求,易出现高压击穿,引发安全事故。
对于新能源汽车而言,IGBT的可靠性直接关系到行车安全,而传统基板的短板,已成为制约新能源汽车电控系统升级的“瓶颈”。此时,陶瓷基板凭借独特的材料优势,成为IGBT的“最优解”,而DBC与AMB两大工艺的迭代,更是让陶瓷基板完美适配不同级别IGBT的需求。
 二、工艺迭代:DBC到AMB,陶瓷基板适配IGBT升级需求
陶瓷基板用于新能源汽车IGBT,主要经历了从DBC(直接覆铜)到AMB(活性金属钎焊)的工艺迭代,两种工艺各有优势,适配不同功率、不同可靠性要求的IGBT场景:
1. DBC(直接覆铜)陶瓷基板:中低端IGBT的“性价比之选”
DBC工艺是将铜箔与陶瓷基片在高温(1000℃以上)下直接键合,形成铜-陶瓷-铜的三明治结构,核心优势是成本低、量产快、工艺成熟,适合中低端新能源汽车IGBT(功率<100kW,电压1200V),如新能源乘用车入门款、商用车轻卡等。
DBC陶瓷基板常用氧化铝(Al₂O₃)材质,导热系数20–30W/m·K,是铝基板的5–10倍,可将IGBT结温控制在120℃以下;热膨胀系数6.5ppm/℃,与IGBT芯片匹配度较高,冷热循环下不易翘曲;绝缘强度>20kV/mm,满足1200V高压隔离要求,可靠性远优于传统铝基板。
目前,国内大部分中低端新能源汽车IGBT均采用DBC氧化铝陶瓷基板,国产化率已达80%以上,价格相对亲民,交期稳定,成为中低端IGBT的主流选择。
2. AMB(活性金属钎焊)陶瓷基板:高端IGBT的“刚需之选”
随着新能源汽车向高功率、高续航、快充方向升级,IGBT功率提升至100–200kW,电压提升至1700V,对陶瓷基板的导热性、可靠性、耐高温性提出了更高要求,DBC工艺已无法满足需求,AMB工艺陶瓷基板应运而生。
AMB工艺是采用银铜钛合金钎料,将铜箔与陶瓷基片在高温(800–900℃)下钎焊结合,核心优势是结合力强、耐高温、抗热震、导热性能优异,适合高端新能源汽车IGBT(功率≥100kW,电压1700V),如新能源高端乘用车、重卡、储能汽车等。
AMB陶瓷基板常用氮化铝(AlN)材质,导热系数170–230W/m·K,是DBC氧化铝基板的5–10倍,可将1700V IGBT结温控制在80℃以下,大幅提升IGBT寿命与可靠性;热膨胀系数4.5ppm/℃,与IGBT芯片完美匹配,千次冷热循环(-40℃~150℃)下无翘曲、无分层;结合力≥1.5kN/cm,抗振动性能优异,适配车辆行驶中的高频振动;绝缘强度>30kV/mm,满足1700V高压隔离要求,彻底杜绝高压击穿隐患。
 三、市场爆发:新能源汽车带动陶瓷基板需求翻倍增长
新能源汽车销量的爆发式增长,直接拉动IGBT需求增长,进而带动陶瓷基板需求井喷:2023年全球新能源汽车销量达1300万辆,单车IGBT用量5–10片,对应陶瓷基板需求6500–13000万片;2026年全球新能源汽车销量预计达1500万辆,单车IGBT用量提升至8–12片,对应陶瓷基板需求1.2–1.8亿片,年复合增长率达25%以上。
从市场结构来看,高端AMB氮化铝陶瓷基板需求增长最快——随着1700V IGBT渗透率提升,AMB陶瓷基板需求从2023年的1000万片,预计2026年突破5000万片,年复合增长率达60%以上。过去,高端AMB陶瓷基板长期被日企(京瓷、德山)垄断,国产化率不足10%;但近2年,国内企业(金瑞欣、国瓷材料、中瓷电子)实现AMB工艺技术突破,量产能力逐步提升,国产化率预计2026年突破40%,价格比日企低30%–50%,交期从8周缩短至2–3周,彻底打破海外垄断。

同时,国内新能源汽车头部企业(比亚迪、吉利、长城)纷纷加大国产陶瓷基板采购力度,比亚迪半导体、斯达半导等IGBT企业也与国产陶瓷基板企业建立长期合作,推动国产陶瓷基板快速实现产业化落地。

 四、选型建议:新能源汽车IGBT陶瓷基板,按功率选工艺

新能源汽车IGBT陶瓷基板的选型,核心是根据IGBT功率、电压、可靠性要求,选择合适的工艺与材质,具体建议如下:
1. 中低端IGBT(功率<100kW,电压1200V):优先选择DBC工艺氧化铝(Al₂O₃)陶瓷基板,导热系数20–30W/m·K,成本低、量产快,满足基础散热与可靠性需求,适合入门款新能源乘用车、轻卡;
2. 高端IGBT(功率≥100kW,电压1700V):必须选择AMB工艺氮化铝(AlN)陶瓷基板,导热系数170–230W/m·K,结合力强、耐高温、抗热震,满足高功率、高电压、高可靠需求,适合高端乘用车、重卡、储能汽车;
3. 关键参数要求:热膨胀系数(CTE)4.5–6.5ppm/℃,与IGBT芯片匹配;绝缘强度≥20kV/mm(1200V IGBT)、≥30kV/mm(1700V IGBT);结合力≥1.2kN/cm(DBC)、≥1.5kN/cm(AMB);耐温范围-40℃~150℃,满足车载极端环境需求。
五、结语:陶瓷基板,撑起新能源汽车电控的“安全防线”
新能源汽车的升级,本质是电控系统的升级,而IGBT的性能与可靠性,直接决定了电控系统的水平。从DBC到AMB,陶瓷基板的工艺迭代,完美适配了IGBT从1200V到1700V、从低功率到高功率的升级需求,成为新能源汽车IGBT的“核心载体”,不仅解决了IGBT的散热痛点,更提升了电控系统的可靠性与安全性,为新能源汽车高续航、高功率、快充提供了核心支撑。
随着国产陶瓷基板企业技术的不断突破,AMB工艺的国产化率持续提升,成本逐步下降,将进一步推动新能源汽车IGBT的国产化进程,助力中国新能源汽车产业实现“自主可控”。未来,随着新能源汽车向智能化、电动化深度升级,IGBT功率将持续提升,陶瓷基板的需求也将持续爆发,成为新能源汽车产业链中最具成长性的赛道之一


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