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功率模块底板的选择标准及材料介绍
发布人: 腾博会国际官网 来源: 腾博会国际官网登录 发布时间: 2021-02-24 05:14

  底板作为绝缘沉底的机械支撑,一是吸收功率器件内部产生的热量,二来要将热量传递出去,必须具有较高的热导率才能有效地传递热量。并且需要具有较低的表面粗糙度,能与绝缘衬底紧密接触,否则由于粗糙度造成的空隙会形成热点,降低可靠性。另外底板还需要具有一定的形变能力,可以与散热器等热沉紧密接触。

  目前半强化的高导电无氧铜是底板的首选材料,而大多数高性能衬底采用的则是复合材料,通过控制复合材料的合金成分、粉末颗粒大小合成分组成来控制底板的性能。目前最先进的复合材料多数是聚合物、金属和碳钎维强化或者颗粒强化,或两者皆有;纤维强化复合材料是各向异性的,颗粒强化复合材料是各向同性的。

  几乎所以绝缘衬底材料都会选择铝层或者铜层作为接触部分,这两种材料都需要通过表面镍或者镍/金层来提高可焊性,同时起到免受腐蚀的作用。

  考虑到化学反应的影响,所有材料的表面都会镀镍层,能够良好的焊料润湿性、低吸水性和对处理溶剂的耐腐蚀性。

  碳化硅铝复合材料是片状或者近净成形的材料,是目前出了铜底板之外较常遇到的底板材料。近净成形工艺可以使得导热片底面变形,可增大底板与冷却系液之间的导热面积,利于散热,并能够在批量生产中减少加工需求。

  ①加工准备:多孔颗粒碳化硅通过注射成型得到多孔AlC半成品,能够具有底板需要的几何特征,包括腔、孔以及表面纹理等等。如果预处理温度较为合适,还可以在绝缘衬底上进行制造。

  ②渗透:将多孔半成品插入尺寸和底板成品相同的模具中,在真空和高压的条件下,熔融状态的耐火铝渗透到多孔半成品中,可以形成多种铝硅合金以得到所需性能。

  而随着材料技术的不断发展,石墨纤维的复合材料在大功率器件的应用将有着良好前景,同时还需要看未来功率模块的发展速度,否则石墨纤维复合材料的发展再快也不会在功率模块中得到应用,所以希望是乘风破浪,不久的将来我们能够看到越来越多的具有新材料的功率模块。

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