大電流IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)模塊在工作時,會產生大量的熱。尤其是工作電流達到600A以上的IGBT模塊。類似功率模塊的封裝熱管理工藝中,考慮的目標是消除熱結。那么,需要在芯片底部和散熱器之間的熱通道建設盡量暢通。銅基板具有良好的導熱能力,但銅的熱膨脹系數接近IGBT芯片的三倍,而且IGBT芯片陶瓷襯底的面積可高達50mmx60mm,這三倍的差異在低功率模塊封裝可用陶瓷覆銅板或多層陶瓷覆銅板來過渡解決。高功率模塊如果用銅基板去承載芯片襯底同時在下方接合散熱器的話,焊接的銅基板經受不住1000次熱循環,焊接外緣就會出現分層脫離。這種情況下壓接法制造出的模塊,如長期在震動環境下使用,如軌道機車、電動汽車、飛機等,其可靠性會大幅下降。那么,如何牢固封裝高功率IGBT模塊,使其在震動、高溫、粉塵等環境下可使用呢?業界的辦法是采用AlSiC材料來制作IGBT基板。杭州陶飛侖新材料有限公司可大批量生產高性能的鋁碳化硅復合材料。河北優勢鋁碳化硅包括哪些
鋁基碳化硅(AlSiC)顆粒增強復合材料,因其具有高比強度和比剛度、低熱膨脹系數、低密度、高微屈服強度、良好的尺寸穩定性、導熱性以及耐磨、耐疲勞等優異的力學性能和物理性能,被用于電子封裝構件材料,在大功率率IGBT 散熱基板、LED封裝照明、航空航天等**領域以及民用信息相控陣天線T/R模塊、大功率微波產品以及宇航電源熱沉載體、殼體中被廣泛應用。高體分SiCp/Al復合材料中主要采用焊接的方式與器件連接,基體材料由于碳化硅顆粒的存在,導致其表面潤濕性能較差,無法滿足焊接功能要求,因此必須在材料表面制備可焊金屬鍍覆層。河北好的鋁碳化硅鋁碳化硅已經應用于直升機模鍛件。
2、鋁碳化硅材料成型的關鍵技術:由于金屬所固有的物理和化學特性,其加工性能不如樹脂好,在制造鋁基碳化硅材料中還需解決一些關鍵技術,其中主要表現于:加工溫度高,在高溫下易發生不利的化學反應;增強材料與基體浸潤性差;增強材料在基體中的分布。
(1)、高溫下的不利化學反應問題:在加工過程中,為了確保基體的浸潤性和流動性,需要采用很高的加工溫度(往往接近或高于基體的熔點)。在高溫下,基體與增強材料易發生界面反應,生成有害的反應產物Al4C3,呈脆性,會成為鋁碳化硅材料整體破壞的裂紋源。因此控制復合材料的加工溫度是一項關鍵技術。該問題主要解決方法:①、盡量縮短高溫加工時間,使增強材料與基體界面反應時間降低至比較低程度;②、通過提高工作壓力使增強材料與基體浸潤速度加快;③、采用擴散粘接法可有效地控制溫度并縮短時間。
IC產業的發展與其設計、測試、流片、封裝等 各環節密切相聯,**終在市場應用中體現價值認同,良性循環形成量產規模,實現經濟效益。封裝技術至關重要,尤其是***產品大多采用金屬封裝、陶瓷封裝結構,確保器件、模塊、組件、系統的整體可靠性。金屬封裝氣密性高,散熱性好,形狀可多樣化,有圓形、菱形、扁平形、淺腔與深腔形等,其材料難以滿足當今航空航天、艦船、雷達、電子戰、精確打擊、天基和海基系統對大功率、微波器件封裝的需求。按目前VLSI電路功耗的同一方法計算,未來的SoC芯片將達到太陽表面溫度,現有的設計和封裝方法已不能滿足功率SoC系統的需求。AlSiC恰好首先在這一領域發揮作用,現以***為主,進而推向其他市場。鋁碳化硅已經應用于玉兔號行走裝置。
***代以塑料、金屬、陶瓷等為主的簡單封裝,主要的用途是將器件封裝在一起,起到包封、支撐、固定、絕緣等作用,這代封裝材料目前主要用于電子產品的封裝。2第二代封裝材料,以可伐(Kovar)合金、鎢銅合金產品為**,其對于航天、航空、****及以便攜、袖珍為主要趨勢的當代封裝業來講,有先天的劣勢。3第三代封裝材料即是以鋁碳化硅為**的產品。鋁碳化硅(AlSiC)是將金屬的高導熱性與陶瓷的低熱膨脹性相結合,能滿足多功能特性及設計要求,具有高導熱、低膨脹、高剛度、低密度、低成本等綜合優異性能,是當今芯片封裝的***型材料。目前已大量應用到航空航天、新能源汽車、電力火車,微電子封裝等領域。杭州陶飛侖新材料有限公司可生產大尺寸的鋁碳化硅結構件。浙江鋁碳化硅復合材料板材
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更為引人注目的是,在20世紀90年代末,鋁碳化硅在大型客機上獲得正式應用。普惠公司從PW4084發動機開始,將DWA公司生產的擠壓態顆粒增強變形鋁合金基復合材料(6092/SiC/17.5p-T6)作為風扇出口導流葉片,用于所有采用PW4000系發動機的波音777上。普惠公司的研發工作表明:作為風扇出口導流葉片或壓氣機靜子葉片,鋁基復合材料耐沖擊(冰雹、鳥撞等外物損傷)能力比樹脂基(石墨纖維/環氧)復合材料好,且任何損傷易于發現。此外,還具有七倍于樹脂基復合材料的抗沖蝕(沙子、雨水)能力,并使成本下降三分之一以上。河北優勢鋁碳化硅包括哪些
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