摘要 — 宽带隙 (WBG) 功率器件因其优于传统硅的材料特性而成为大功率应用的一种有前途的选择。为了不限制 WBG 器件的本质,需要一种坚固耐用的高性能功率器件封装解决方案。本研究提出了一种双面冷却 (DSC) 1.2kV 半桥功率模块,该模块具有双环氧树脂绝缘金属基板 (eIMS),可解决传统功率模块的挑战并提供经济高效的解决方案。由于适中的热导率 (10 W/mK) 和薄 (120 mm) 环氧树脂复合电介质作为 IMS 绝缘层,其热性能优于传统的氧化铝 (Al 2 O 3 ) 直接键合铜 (DBC) DSC 功率模块。这种新型有机电介质可承受高电压 (5 kVAC @ 120 mm) 并且玻璃化转变温度 (Tg) 为 300 C,适用于大功率应用。在热机械建模中,通过优化封装材料的机械性能,有机 DSC 电源模块可以通过超过 1,000 次的热循环测试。总之,本文不仅提出了具有竞争力的有机电源模块,还提出了热性能和机械性能的评估方法。
这是以下文章的同行评审版本:Chaudhary, R.、Chaudhary, V.、Suda, Y.、Ramanujan, R. V. 和 Steele, T. W. J. (2021)。通过电磁添加剂优化环氧树脂的磁固化。Advanced Materials Interfaces,8(17),2100881‑,最终版本已发布于 https://doi.org/10.1002/admi.202100881。本文可用于非商业用途,符合 Wiley 自存档版本使用条款和条件。
基于环氧的成型化合物(EMC)被广泛用于封装汽车电子产品。在高温运行下,EMC被氧化并在机械性能中经历降解。这可以改变封装的电子组件的热机械行为,从而影响其可靠性。Three key aspects of EMC oxidation in the context of microelectronics reliability are pre- sented in this paper – (1) degradation of EMC specimens is studied under high temperature aging at three different temperatures – 170 ° C, 200 ° C, and 230 ° C for up to 1500 hours and the oxidation growth is documented as a function of aging duration and temperature using a fluorescence microscope; (2)使用全氧化标本对氧化EMC(Viz。,弹性模量,热膨胀系系和玻璃过渡温度)的批判性热机械性能进行了实验表征; (3)通过将热老化套件的变形与在治疗周期下的原始包装的变形进行比较,研究了EMC氧化对电子包装的热机械行为的影响。这项研究表明,EMC在暴露于高温的早期(≈24小时)中迅速氧化,氧化层表现出明显不同的热力学特性。因此,热老化发展了较硬的包装行为,这对于准确的可靠性评估至关重要。
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研究了液晶环氧树脂 (LCER) 的蠕变行为,并将其与由相同环氧单体制备的非 LCER 进行了比较。使用 Burgers 模型评估实验数据以解释液晶 (LC) 相的增强作用。使用时间-温度叠加原理预测材料的长期性能。结果表明,在树脂网络中引入 LC 相可以降低材料的蠕变应变和蠕变应变率,尤其是在高温下。从模拟中提取的参数表明,LC 相的存在增强了树脂的瞬时弹性、阻滞弹性和永久流动阻力。提出用刚性填料效应和交联效应来解释增强机制。