IPM中覆铜陶瓷基板的热传导性能研究

覆铜陶瓷(DBC)基板在功率模块的封装中应用广泛,其热传导性能对于功率模块的可靠性至关重要。基于智能功率模块(IPM)中覆铜陶瓷基板的图形化结构,制作不同材料及厚度的DBC基板样品并进行了热传导性能测试。通过仿真研究,进一步讨论DBC基板各层材料及厚度等因素的影响规律。实验与仿真结论一致,DBC基板的热传导性能随铜层厚度增加先增强后降低,随陶瓷层厚度增加而降低。在瞬态研究中发现,相同功率加载的初始10 s内,不同材料结构的DBC基板样品最高温度差高于55℃。因此,优化DBC基板的陶瓷层材料和尺寸设计对于提升功率模块的热可靠性有着重要的意义。

用气相MCVD铜-胍基技术制作陶瓷板

用气相MCVD铜-胍基技术制作的陶瓷板不含有机组分,具有优异的热可靠性和导电性能,同时它还具有很高的抗电迁移能力,介电损耗角也低于0.001和耐宇宙射线的能力,完全适合于航天航空用。

陶瓷与金属连接的研究及应用进展

陶瓷与金属的连接件在新能源汽车、电子电气、半导体封装和IGBT模块等领域有着广泛的应用,因此,具有高强度、高气密性的陶瓷与金属的封接工艺至关重要。目前,国内外在该领域内对于烧结金属粉末法(陶瓷金属化)、活性金属钎焊法和陶瓷基板覆铜等连接工艺已经有了深入研究和许多进展。本文对近二十年国内外广泛用于陶瓷与金属连接的产业化工艺技术及其应用进行阐述,并对其发展方向进行展望。

非线性场控电导复合材料参数对IGBT模块内DBC三结合点电场影响规律仿真研究

高压大功率(insulation gate bipolar transistor,IGBT)模块内覆铜陶瓷基板的覆铜层、陶瓷基板与有机硅凝胶形成的三结合点处电场集中,增加了器件局部放电及绝缘失效的风险。随着IGBT模块电压等级的提高,DBC基板的绝缘水平成为制约器件研制及可靠运行的关键因素。文中拟采用非线性场控电导(nonlinear field grading,NFG)复合材料作为涂层,涂覆于DBC基板三结合点处的局部高场区,以改善电场分布,提高DBC三结合点处的放电起始电压。为此,文中首先通过实验获得了纯硅凝胶灌封的DBC试样三结合点的局放起始电压,然后以局放起始电压作为控制值,借助于有限元仿真获得了对应的电场分布及局放起始场强,依次分析了NFG涂层材料的电气参数对DBC基板三结合点处电场的影响规律,最后给出了NFG参数的选型建议。文中的研究成果对用于改善DBC基板局部电场的非线性材料设计提供了理论指导。