鋁碳化硅材料(AlSiC)性能有哪些介紹
鋁碳化硅(AlSiC)金屬基熱管理復(fù)合材料,是電子元器件專用電子封裝材料,主要是指將鋁與高體積分?jǐn)?shù)的碳化硅復(fù)合成為低密度、高導(dǎo)熱率和低膨脹系數(shù)的電子封裝材料,以解決電子電路的熱失效問題。下面我們一起了解一下鋁碳化硅材料(AlSiC)性能有哪些介紹 吧。
1) AlSiC具有高導(dǎo)熱率(170~200W/mK)和可調(diào)的熱膨脹系數(shù)(6.5~9.5×10-6/K),因此一方面AlSiC的熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體芯片和陶瓷基片實(shí)現(xiàn)良好的匹配,能夠防止疲勞失效的產(chǎn)生,甚至可以將功率芯片直接安裝到AlSiC基板上;另一方面AlSiC的熱導(dǎo)率是可伐合金的十倍,芯片產(chǎn)生的熱量可以及時散發(fā)。這樣,整個元器件的可靠性和穩(wěn)定性大大提高。
2) AlSiC是復(fù)合材料,其熱膨脹系數(shù)等性能可通過改變其組成而加以調(diào)整,因此電子產(chǎn)品可按用戶的具體要求而靈活地設(shè)計,能夠真正地做到量體裁衣,這是傳統(tǒng)的金屬材料或陶瓷材料無法作到的。
3) AlSiC的密度與鋁相當(dāng),比銅和Kovar輕得多,還不到Cu/W的五分之一,特別適合于便攜式器件、航空航天和其他對重量敏感領(lǐng)域的應(yīng)用。
4) AlSiC的比剛度(剛度除以密度)是所有電子材料中最高的:是鋁的3倍,是W-Cu和Kovar的5倍,是銅的25倍,另外AlSiC的抗震性比陶瓷好,因此是惡劣環(huán)境(震動較大,如航天、汽車等領(lǐng)域)下的首選材料。
5) AlSiC可以大批量加工,但加工的工藝取決于碳化硅的含量,可以用電火花、金剛石、激光等加工。
6) AlSiC可以鍍鎳、金、錫等,表面也可以進(jìn)行陽極氧化處理。
7) 金屬化的陶瓷基片可以釬焊到鍍好的AlSiC基板上,用粘結(jié)劑、樹脂可以將印制電路板芯與AlSiC粘合。
8) AlSiC本身具有較好的氣密性。但是,與金屬或陶瓷電子封裝后的氣密性取決于合適的鍍層和焊接。
9) AlSiC的物理性能及力學(xué)性能都是各向同性的。
由于AlSiC電子封裝材料及構(gòu)件具有高彈性模量、高熱導(dǎo)率、低密度的優(yōu)點(diǎn), 而且可通過 SiC體積分?jǐn)?shù)和粘接劑添加量等來調(diào)整膨脹系數(shù),實(shí)現(xiàn)與GaAs芯片和氧化鋁基板的熱匹配; 同時可近凈成形形狀復(fù)雜的構(gòu)件,因此生產(chǎn)成本也較低,使其在微波集成電路、功率模塊和微處器蓋板及散熱板等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。力學(xué)性能與用作結(jié)構(gòu)材料的鋁基復(fù)合材料相比, AlSiC 電子封裝材料的力學(xué)性能研究工作很少, 如果用作封裝外殼材料, 其力學(xué)性能也是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要數(shù)據(jù)。
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隨著新能源的普及,人們的生活離不開各種電器和交通工具。無論是家用電器還是地鐵等交通工具,都需要電力來驅(qū)動。而現(xiàn)在,各大汽車廠商紛紛推出新能源汽車,以滿足人們對環(huán)保和節(jié)能的需求。然而,無論是新能源車還是地鐵等 大型工具,在行駛過程中都容易因散熱問題出現(xiàn)故障。在這樣的情況下,如何解決散熱問題成為了熱議的話題。
IGBT即絕緣柵雙極型晶體管,是功率變流裝置的核芯。廣泛應(yīng)用于電動/混合動力汽車、軌道交通、變頻家電、電力工程、可再生能源和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。它具有輸入阻抗大、驅(qū)動功率小、開關(guān)速度快、工作頻率高、飽和壓降低、安全工作區(qū)大和可耐高電壓和大電流等一系列優(yōu)點(diǎn)。
鋁碳化硅是一種復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件,具有優(yōu)秀的散熱性能。IGBT基板是鋁碳化硅材料做出的關(guān)于散熱的產(chǎn)品,應(yīng)用于高鐵模塊等領(lǐng)域。在新能源汽車中,IGBT所占整車約7%~10%的成本,是僅次于電池的第二高的成本元件。隨著新能源汽車的發(fā)展趨勢,IGBT將有著巨大的市場及潛力。
然而,IGBT雖然好用,但其對生產(chǎn)廠商技術(shù)要求較高。在工作時,IGBT基板會產(chǎn)生大量熱量。因此,要維持IGBT芯片正常工作就必須解決其散熱問題。另一方面,IGBT功率模塊的性能也取決于散熱性能程度。由此可見,IGBT基板散熱是十分重要的事情。
思萃熱控選擇了鋁碳化硅這種材料來解決IGBT散熱問題,達(dá)到了十分優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)。鋁碳化硅具有低熱膨脹系數(shù)特性,其膨脹系數(shù)與IGBT芯片十分接近。同時鋁碳化硅還具有密度小等特性,其密度只有銅的三分之一,可以說是IGBT散熱的完美材料。思萃熱控結(jié)合鋁碳化硅制作出的IGBT基板十分符合電動汽車高電壓、大功率等散熱要求。