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银烧结技能功率半导体封装的秘密武器,烧结炉生产厂家。

装饰工程通讯 2024-10-10 0

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什么是银烧结? 大部分情形下,功率器件的封装,焊接都是一个好办法。
它易于采取,较为便宜且较为可靠。
该连接处的导热系数须要考虑材料的量,而不仅仅是厚度,而且不同材料会有不同厚度。
材料量将主导该连接处的导热系数,由于热量会朝着所有方向散逸,但是根据碰着的热阻,散热速率会有所不同。
高铅焊料焊接手法的一个替代方案是利用能够烧结的焊膏。
焊膏材料的导热系数每每高得多,而且常常可以用于更薄的层。
银是很好的示例,银烧结层的导热系数可以达到1.4-2 W/cm/°C旁边。
与导热系数仅为0.25 W/cm/°C的铅焊比较,银烧结更好。

烧结银和高铅焊料的导热系数比拟

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采取银烧结技能的必要性 在功率器件中,流经焊接处的热量非常高,因此须要更加把稳晶粒与框架连接处的热性能及其处理高温而不降落性能的能力。
烧结银的热阻要比焊料低得多,因而利用烧结银代替焊料能提高结壳热阻性能,而且银的高温服役性能理论上可以达到800度。

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(图片来自网络侵删)

烧结银的内部组织

功率器件向着更小晶粒面积发展的趋势能带来性能和本钱方面的上风,也会带来散热方面的劣势。
选择采取碳化硅(SiC)作为半导体基片的器件意味着这些上风仍会存在,而劣势则会削弱。
这是半导体行业及其支持的所有垂直市场会对基于SiC的功率半导体如此感兴趣的紧张缘故原由之一。
SiC基片比硅基片更小更薄。
将SiC基片与烧结银(作为基片与框架的连接处)结合利用时,却能拥有SiC基片的上风。
这些上风包括更高的开关速率和更高的效率,从而带来更高的热密度,进而得到更小的终极产品

除功率器件之外,射频器件同样适用烧结银作为主要连接材料。
如今最普遍的 4G 手机在射频模块中会利用 5-7 个功率放大器芯片,由于运用 5G 技能,芯片数量估量翻倍增长为 16 个。
芯片数量变多,使得芯片之间的焊接材料显得尤为关键,要选择耐热、导电性强的材料。
比较于传统高铅焊料,烧结银材料适用于更高的频率、更高的功率和更低的损耗电力电子运用需求。

射频器件的烧结银运用

还有哪些场景会采取烧结银:大尺寸Si基IGBT芯片、分立器件、大功率激光器芯片、紫外发光二极管、高密度散热系统等逐渐开始利用烧结银工艺,由于部分企业散热系统逐步导入烧结银工艺属于技能保密范畴,本文不再做详细阐述,若获取更多的运用细节和方案,可联系本文

烧结银运用大功率激光器封装

烧结银运用大功率激光器效果比拟

系统工程师采取烧结银的缘故原由 大部分情形下,硅基功率半导体的制造商不该用烧结银代替焊料的缘故原由紧张是本钱问题。
不过,随着第三代半导体材料的发展,SIC、GaN等器件模块对体积的哀求;对性能、可靠性的哀求;使得烧结银这类前辈封装材料逐渐被市场接管。
首先,采取熔点更高的连接点可为设计带来更高的热裕度。
随着结的热量增加,且硅器件/基于焊料器件中的热路径的限定效果变得更明显,焊料的温度有可能会靠近焊料的熔点。
这不会导致溘然故障,但是重复的功率周期可能会使连接处的性能低落,这意味着该处终极会压力过大,并成为一个弱点。
其次,事实情形大概比想象中乐不雅观,烧结银的采取实际上可以带来更大的系统增益。
这些高性能的热管理系统看似昂贵,但是在某些运用中十分必要。
如果功率半导体成为实际上的限定性成分,就很可能无法实现上述系统的低本钱和繁芜性,当然,如果在系统层面更高效地处理热量,则可以实现。
结语 在功率半导体中,尤其是在基于碳化硅、氮化镓等宽带隙材料的功率半导体中,采取银烧结会直接影响这些器件能带给终极运用的实际代价。

除了运用于 5G 手机及 5G 基站的功率放大器芯片封装外,烧结银材料还运用于新能源汽车,目前某国际品牌电动车就采取烧结银的技能做焊接,保障了产品的稳定性能。
同时还被运用到智能家居、无人机与无人物流仓库的射频模块的芯片封装,以更高的频率、更高功率、更低的损耗做事于人类生活的方方面面,带来无比喻便的科技享受。
虽然大部分功率半导体目前不采取银烧结技能,但是小编认为这种情形会发生变革。
由于烧结银为组件级和系统集成方面带来的上风,采取银烧结正在成为所有产品的标准做法。

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