成本效益分析法(成本效益分析怎么计算)

这些年来,对于大功率电子产品的需求呈指数增长。如今随着电动/混合动力汽车的快速增长,我们能看到需要更多的电子和电源模块来满足需求。然而,电动汽车/混合动力汽车并不是推动这种增长需求的唯一应用,铁路牵引、风力涡轮机、光伏逆变器和电机驱动等其它主要应用也在推动需求的增长。AMB陶瓷基板在应用要求极高,并且在必须应对高温和恶劣条件的高电压和高电流密度下运行。在高度可靠的功率模块的关键部件之一是极其可靠的

这些年来,对于大功率电子产品的需求呈指数增长。如今随着电动/混合动力汽车的快速增长,我们能看到需要更多的电子和电源模块来满足需求。然而,电动汽车/混合动力汽车并不是推动这种增长需求的唯一应用,铁路牵引、风力涡轮机光伏逆变器和电机驱动等其它主要应用也在推动需求的增长。

AMB陶瓷基板

在应用要求极高,并且在必须应对高温和恶劣条件的高电压和高电流密度下运行。在高度可靠的功率模块的关键部件之一是极其可靠的金属陶瓷基板。用于这些应用的基材必须在电气、热、绝缘和运行过程中的机械性能。要拥有一个可靠的系统,你需要有兼容的互连和组装材料,例如焊膏、烧结膏和引线键合等。

DBA、AMB和厚膜功率模块基板的高温热循环性能,在这项工作中,已经评估和测试了一系列功率模块基板候选材料的可靠性和性能,以用于峰值工作温度为350℃的高温功率模块。陶瓷基板包括市售的铝和铜DBC/DBA和AMB变体,以及使用浆料和陶瓷片制成的铜和银厚膜印刷等效基板。

制冷片陶瓷基板

结果和失效分析表明,高温性能(热循环寿命)首先取决于金属的初始延展性和加工硬化,然后是陶瓷材料的断裂韧性,最后是结合机制。尽管厚膜基材的剥离强度是所有测试过的基材中最低的,发现热循环性能与Si3N4铜AMB陶瓷基板大致相同,我们将其归因于厚膜的多孔性质。目前正在开展工作以确定循环寿命与印刷厚膜厚度(高达370微米)的关系。

由于成本效益,氧化铝金属化陶瓷基板如直接铜键合基板,通常用于功率模块制造。虽然它是一种更便宜的解决方案,但对于某些应用来说,它并不总是最好的,尤其是对于高功率模块。基于氧化铝的陶瓷基板难以利用宽带隙半导体的全部功率。在这种情况下,需要优质的基板。

陶瓷金属化

近年来,基于氮化硅的金属陶瓷基板已用于功率模块组装,其优异的机械性能,如弯曲强度、断裂韧性和导热性,使氮化硅一个极具吸引力的解决方案,也适用于高度可靠、高功率密度的模块底座。如今,氮化硅陶瓷基板是使用活性金属钎焊(AMB)技术制造的。该技术使用填充银和含钛的钎焊膏,金属和复杂的加工步骤推高了AMB陶瓷基板的价格,使其成为更昂贵的选择。

如今开发了一种解决方案,可以解决前面描述的成本和性能障碍。它是一种成本效益高、可靠性高的无银AMB铜键合技术,用于将氮化物陶瓷与铜箔接合。该材料是使用一种技术开发的,不需要使用昂贵的真空钎焊和更长的工艺时间。

氮化硅陶瓷基板

主要特征:

l 出色的可靠性和加工性(例如烧结、粘合、焊接……)

l 具有成本效益的Si3N4金属陶瓷基板

l 启用厚铜层

l 更薄的陶瓷与AIN可实现相同的热

反抗

Si3N4陶瓷的导热系数:

> 80 W/m?K

> 60 W/m?K

是一种经济高效的无银AMB键合技术,适用于高端应用的金属陶瓷基板,在成本降低是通过使用无银钎焊技术和高效钎焊工艺来实现的。下图显示了热冲击性能。

20个单独的测试布局在热冲击测试之前和之后的SAM图片(液体到液体-65℃到+150℃)。8000次循环后没有明显的退化,红色表示蚀刻的隔离槽,它是测试布局的一部分。如果铜和钎焊金属之间因热冲击而分层,红色凹槽会变宽,这表明含银AMB技术类似的方式充分利用Si3N4陶瓷的机械强度。

文章来源:展至科技

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