基于铜夹互连的双芯片功率器件的热力机械性能研究

传统的功率半导体器件封装结构通常会采用铝(Al)线键合,这就导致了器件电路寄生电感大和可靠性问题,限制了碳化硅(SiC)功率器件的发展。有研究人员提出了一种新型的铜夹互连工艺,可实现双面散热和提高器件的功率密度,但目前的研究主要集中在其热性能和可靠性方面,缺少对结构设计的优化研究。因此,有必要对多芯片铜夹互连的结构优化设计开展进一步研究。文章针对铜夹功率器件重要的结构参数对芯片应力集中的影响进行了仿真研究。结果表明,铜夹厚度对芯片应力集中影响最大,而铜夹跨度影响最小。对比采用焊料层应力最小的结构参数建立铜夹器件模型与对应的引线模块,可发现在功率循环下,铜夹器件的铜夹和焊料层的疲劳寿命相比于引线模块提升了10倍以上,并且卸荷槽对提升铜夹器件疲劳寿命有显著影响。

铜铝过渡线夹相控阵超声自动检测装置设计

相控阵超声检测技术可直观有效地检测钎焊型铜铝过渡线夹,根据线夹结构研制了水浸式相控阵超声自动检测装置,该检测装置由主框架、水槽、运动模组、显示屏与控制装置、线夹夹持装置等部分组成,可完成对线夹的自动检测,既提高了检测效率,又保证了采集数据的质量。经实验验证了检测装置的可行性,测试结果表明:该装置X、Y、Z轴的位移精度为0.05 mm,单个铜铝过渡夹具的检测速度为每件2 min,缺陷轮廓检测精度达到1 mm。

铜铝过渡线夹断裂故障原因分析

针对某110 kV变电站隔离开关用铜铝过渡线夹在运行过程中发生的断裂失效,文中利用宏观及显微组织观察、化学成分检测、SEM断口微区形貌观察及EDS能谱分析、硬度测试等方法,对铜铝过渡线夹的断裂原因及机理进行了分析。研究结果表明,铜铝过渡线夹的失效形式为低周疲劳断裂,断裂原因主要与运行过程中承受较大交变应力的作用有关。此外,铜材中Pb和Fe等元素的含量存在超标问题,也会进一步导致焊接接头的强度和疲劳抗力下降,加剧疲劳裂纹的扩展。最后,为铜铝过渡线夹的更换及选用提出了指导建议。

浅析35kV配电网铜铝过渡线夹断裂原因与改进措施

目前35kV配电网架空线主要采用钢芯铝绞线,而在铜、铝导线连接部位主要应用铜铝线夹过渡。在铜铝过渡处,经常会由于腐蚀、氧化等问题造成过渡线夹断裂,致使系统缺相运行,对用户可靠用电造成负面影响。基于此,本文对35kV配电网铜铝过渡线夹断裂原因进行分析,针对其中关键要素提出了相应的改进方案和预防措施,期望可以更好地确保电网的安全运行。

铜铝过渡线夹开裂原因

某型铜铝过渡线夹连续发生了5次开裂事故。采用宏观观察、能谱分析及无损检测等方法,对该线夹的开裂原因进行了研究。结果表明:因焊接工艺控制不当,导致线夹存在未焊透缺陷;铜、铝的热膨胀系数不同,在环境温度和载荷变化的影响下,缺陷发生扩展,最终导致线夹发生开裂。

基于界面复合技术的新型铜铝过渡线夹设计研究

随着电网的进一步发展,对电力设备运行可靠性提出更高的要求。铜铝过渡线夹作为常用的电力连接金具,其发热以及断裂所导致的故障失效是近些年困扰运维人员的重点问题。为了解决上述难题,本文讨论全生命周期下铜铝过渡线夹的损伤机制,分析市面典型铜铝过渡线夹普遍存在的界面问题,提出一种基于界面复合技术的新型铜铝过渡线夹设计方案,从制备方法、结构等方面论证了新型线夹的可靠性和优越性。本文提出的新型铜铝过渡线夹可以更好地适应越来越严峻的电力设备运行环境,满足设备高可靠性的需求。

变电站铜铝过渡设备线夹断裂原因

对变电站铜铝过渡设备线夹断裂的原因及断裂模式进行了研究分析。利用扫描电子显微镜和光学显微镜对一实际断裂的铜铝过渡设备线夹的断口进行宏观和微观形貌以及金相组织分析,借助X-射线能谱仪和X-射线衍射仪对断口表面的成分和显微组织产物进行了检测。结果表明铜铝过渡设备线夹断口的金相组织基本正常,断裂的主要原因是存在较大的焊接缺陷,焊缝组织存在氧化物及焊瘤、铜铝未有效焊合。断裂模式为焊接缺陷的存在造成了应力的集中,在交变应力作用下,焊接缺陷扩展造成了线夹的疲劳断裂。为此焊接过程中要严格控制焊接参数及焊接工艺,保证焊接质量。

铜铝过渡线夹钎焊接头腐蚀过程中性能退化研究

针对电力输变电领域常使用的铜铝过渡线夹钎焊接头易腐蚀的问题,系统研究铜铝过渡线夹钎焊接头位置的腐蚀行为,采用盐雾腐蚀试验作为加速试验,从抗剪切强度和腐蚀接头的断面形貌等方面,考察了铜铝过渡线夹钎焊接头的性能退化行为,并对接头残余强度(抗剪切强度)进行了初步测算。结果表明:随着腐蚀时间的延长,接头强度依次降低;焊接接头残余强度在不同焊接电流条件下的变化趋势较为接近。本文将对铜铝过渡线夹钎焊接头的防腐具有指导意义。

铜铝过渡线夹使用状况与选型分析

对国内铜铝过渡线夹主要生产厂家产品的种类、质量控制及质量检验等方面进行了调研。比较分析了相关验收标准的内容,指出标准中在质量检验过程中可能存在冲突的内容。叙述了对接型式铜铝过渡线夹的使用状况及安徽电网颁布的管理办法,为使用单位的选型与安装提供参考。

220 kV变电站铜铝过渡线夹腐蚀与断裂分析

根据220 kV南坪变电站220 kV引线夹断裂故障的调查研究,分析了铜铝过渡线夹腐蚀及开裂的原因,认为安装方式不合理是导致线夹底部焊缝发生缝隙腐蚀的主要原因;焊接质量差,在焊缝上部存在未熔合、夹渣等缺陷或施工工艺不当,导致焊缝开裂,开裂处积存电解液,铜、铝之间发生了电化学反应,使铝材逐步腐蚀缺失最终导致线夹断裂;针对铜铝过渡线夹腐蚀断裂的原因提出了整改建议及预防措施。

时效对平面接触型铜/铝设备线夹组织结构及性能的影响

采用超声波浸锡-铅合金钎焊技术制备平面接触型铜/铝设备线夹。通过150℃长时间保温(直至720h)的人工时效,研究线夹在高温运行条件下的显微组织结构变化及其对线夹结合性能、电学性能产生的影响。结果表明:时效导致线夹铜板与锡-铅合金钎料界面间形成由Cu6Sn5和Cu3Sn构成的金属间化合物(IMC)层,同时在IMC层前沿的锡-铅钎料中形成富铅层。时效过程中,IMC层遵守抛物线生长规律,生长系数k=3.5×10-17 m2/s。随着时效的进行,线夹的剪切强度持续降低,时效720℃后,剪切强度下降近20%。线夹的断裂机制也由沿钎料内部的韧性断裂向沿富铅层的脆性断裂转变;同时线夹的电阻率也明显升高。

铜片夹扣键合QFN功率器件封装技术

铜片夹扣键合工艺是一种替代传统引线键合中多引线或者粗引线键合的新工艺,其工艺产品本身具有一定性能优势,并且随着其技术应用的拓展,铜片夹扣键合产品结构变得多样化。针对铜片夹扣键合封装产品的结构设计以及工艺设计发展方向进行了研究,分析了铜片夹扣键合产品的性能优势,以及铜片夹扣键合不同阶段产品的结构特性与发展趋势;依据封装产品发展需求,总结出铜片夹扣键合产品结构未来的发展方向以及发展中面临的瓶颈问题,通过对其封装工艺、结构与材料分析给出对应的解决策略。

闪光焊铜铝过渡线夹焊缝检测方法研究

对闪光焊铜铝过渡线夹焊缝的检测方法进行了分析,给出了线夹高温开裂、弯曲试验、焊缝强度和铜铝结合面微观组织等检测项目的合格条件:线夹在300℃环境下保温30min,焊缝不开裂;在焊缝处弯曲180°不断裂;拉伸后断裂位置在铜或铝母材侧,且距离焊缝3mm以上;在铜铝结合面处无金属间化合物。

钎焊型铜铝过渡线夹结合面的超声波检测及仿真

分析了钎焊结合面的超声波检测原理,提出了一种适用于现场检测的钎焊型铜铝过渡线夹超声波检测技术。结合超声波仿真技术,确定了较佳的检测技术参数和方法。可以对三种典型结合状况作出明确判断,能准确测量缺陷面积,误差较小。经试验证实,结果准确有效,检测效率较高,可以在电网金属监督工作中推广应用。

变电站铜铝过渡线夹超声相控阵检测工艺及应用

针对国家和行业均无铜铝过渡线夹焊缝检测相关标准的问题进行了研究,寻找到并确定了变电站铜铝过渡线夹超声相控阵检测工艺,通过现场应用可以有效地检出铜铝过渡线夹焊缝的缺陷。

变电站隔离开关铜铝过渡线夹断裂失效分析

蒙西电网某110 kV变电站隔离开关铜铝过渡线夹断裂失效。利用外观形貌分析、化学成分分析、金相组织检测及断口微区分析等试验方法,对断裂的铜铝过渡线夹进行了综合性检测。分析认为,铜铝过渡线夹接头焊接质量差,铜、铝两部分材质未完全有效熔合,使用过程中在引下线重力载荷及风动循环载荷的作用下,沿未熔合缺陷处形成裂纹,并以疲劳开裂的方式逐渐扩展,导致铜铝过渡线夹断裂失效。

浅析铜铝设备线夹选型

随着我国经济的高速发展,我国电力事业也取得了非常瞩目的成就。电网的安全对于人民的生活和生产有着重要意义,而铜铝设备线在电网中的广泛应用,也使得其直接关系着电网安全。所以,本文从铜铝设备线夹的断裂原因出发,提出了预防措施,并分析了铜铝设备线夹的类型,并就如何选型提出了建议。

铜铝设备线夹超声波浸锡与钎焊工艺

根据铜铝设备线夹超声波浸锡钎焊过程中存在的各种质量问题,本文从超声波设备原理,专用辅机的设计和钎焊工艺三个方面,对铜铝设备的钎焊质量进行了分析,结果表明:与其他工艺相比,在超声波设备专用辅机和新的钎焊工艺条件下,钎料熔化均匀,钎缝层密实,钎焊层面粘合度≥95℅。

10kV配电网铜铝过渡线夹断裂原因分析及改进方案

随着用户对供电可靠性要求的不断提高,需要进一步提升10kV配电网一次设备的运行稳定性,以满足电网的运行需求。文章详细分析10kV配电网铜铝过渡线夹断裂原因,针对问题所在,提出了一种新的铜铝过渡线夹设计,并从改进结构设计、优化焊接方法、改善运行环境等方面,具体论述了一种10kV配电网铜铝过渡线夹的改进方案。

铜铝设备线夹产品的改进与应用——基于爆炸焊接新技术新工艺的应用

铜铝设备线夹在输变电线路设备中应用较多,目前,铜铝设备线夹生产工艺主要是由铜铝棒料或板料经过摩擦焊或闪光焊接等多道工序完成,工序多且繁杂,生产效率低,原材料用量大,特别是铜的用量多,其中最突出的问题是焊接不牢固,容易出现断裂现象。为此,将铜铝设备线夹焊接工艺作进一步改进,这里主要讨论爆炸焊铜铝设备线夹的应用及优缺点。以摩擦焊SLG-4A本体和爆炸焊SLGB-4A本体为例,对材料的成型和焊接进行改进,对不同工艺进行分析比较,使改进后的工艺能提高焊接强度和生产效率以及节约原材料。