在几种温度下加工后,对基于 CdHgTe 的红外探测器的机械行为进行了评估,以确定热机械负荷对残余应力和可靠性的影响。首先,依靠 SEM、X 射线微层析成像和衍射分析,对探测器的结构进行了全面表征,以便了解所有组成层(特别是铟焊料凸块)的性质、形态和晶体取向。结果特别显示了铟凸块的意外单晶外观,具有可重复的截锥形几何形状。为了获得加工后结构在工作温度范围内(从 430 K 到 100 K)的热机械响应,随后开发了一个 3D 有限元模型。正如预期的那样,数值结果显示,从高温到低温,结构中的应力梯度发生了变化,在 100 K 时,CdHgTe 中的局部高应力约为 30 MPa,这主要是由于不同层之间的热膨胀系数不匹配。它们强调了凸块的几何形状和单晶性质以及不同材料的行为规律的重大影响。
2 回顾WBG器件、SiC MOSFET、电源模块及其可靠性挑战。 6 2.1 WBG 器件 6 2.2 SiC MOSFET 特性 8 2.2.1 V gs(栅极 - 源极电压) 10 2.2.2 阈值电压 (V th ) 11 2.2.3 导通电阻 R on 12 2.3 SiC 功率模块 14 2.4 SiC 功率模块的当前行业实践 18 2.5 SiC MOSFET 的故障症状 21 2.5.1 栅极氧化层故障 21 2.5.2 体二极管故障 23 2.5.3 栅极漏电流故障 25 2.5.4 导致故障的雪崩事件 27 2.6 可靠性简介 28 2.6.1 功率模块中的电源循环 29 2.6.2 热膨胀和诱发应力 30 2.7 电源循环故障模式 31 2.7.1 引线键合疲劳 32 2.7.2 士兵退化 33 2.7.3 金属化重建 34 2.8 功率循环测试 35 2.8.1 功率循环寿命模型 38
后减薄是半导体制造中器件制造和先进封装的关键部分。当由于处理困难导致最终晶圆厚度变得非常薄(比如 <100µm)时,载体支撑晶圆减薄就具有吸引力。减薄后处理(沉积、化学机械抛光 [CMP]、键合等)也受益于刚性和热机械稳定的支撑结构。为了实现最终晶圆的非常低的总厚度变化 (TTV),载体晶圆和临时键合材料(通常是粘合剂层)都必须提供足够低的 TTV。载体晶圆还必须具有合适的热膨胀系数 (CTE)。在本文中,我们介绍了一种玻璃载体解决方案和临时键合方法,它们结合起来可实现低 TTV 晶圆减薄。使用直径 150mm 的单晶钽酸锂晶圆进行可行性演示,仅通过晶圆研磨即可减薄 5µm。
耐电弧性 IPC-650 2.5.1 秒 242 秒 242 弯曲强度 (MD) IPC-650 2.4.4 kpsi 24 16 N/mm 2 165 弯曲强度 (CD) IPC-650 2.4.4 kpsi 15 8 N/mm 2 103 拉伸强度 (MD) ASTM D 3039 psi 16,800 N/mm 2 116 拉伸强度 (CD) ASTM D 3039 psi 11,000 N/mm 2 75.8 杨氏模量 (MD) ASTM D 3039 psi 10 6 N/mm 2 8,343 杨氏模量 (CD) ASTM D 3039 psi 10 6 N/mm 2 7,171 泊松比 (MD) ASTM D 3039 0.14 0.14 泊松比 (CD) ASTM D 3039 0.10 0.10 断裂应变 (MD) ASTM D 3039 % 1.6 % 1.6 断裂应变 (CD) ASTM D 3039 % 1.4 % 1.4 压缩模量 (Z 轴) ASTM D 695 (23ºC) kpsi 385 N/mm 2 2,650 剥离强度 (1 盎司 VLP) IPC-650 2.4.8 (热应力) 磅/英寸 12 N/mm 2.1 剥离强度 (1 盎司 VLP) IPC-650 2.4.8.3 (150ºC ) (高温) 磅/英寸 14 N/mm 2.5 剥离强度 (1 盎司VLP)IPC-650 2.4.8秒5.2.3 (Proc. Chemicals) 磅/英寸 11 N/mm 2.0 密度 (比重) gm/cm 3 2.28 gm/cm 3 2.28 比热 ASTM E 1269 (DSC) (100ºC) J/g/K 0.99 J/g/K 0.99 热导率 ASTM F 433 W/M*K 0.29 W/M*K 0.29 T d (热分解温度) IPC-650 2.4.24.6 2% 重量损失 ºC 528 ºC 528 T d (热分解温度) IPC-650 2.4.24.6 5% 重量损失 ºC 547 ºC 547 CTE (x) IPC-650 2.4.41 (>RT - 125ºC) ppm/ºC 10 8 ppm/ºC 8 热膨胀系数 (y) IPC-650 2.4.41 (>RT - 125ºC) ppm/ºC 13 10 ppm/ºC 10 热膨胀系数 (z) IPC-650 2.4.41 (>RT - 125ºC) ppm/ºC 108 104 ppm/ºC 108
从熔体中获得了 1,3-二乙酰芘的一种新同质异形体,并使用单晶 X 射线衍射、稳态紫外可见光谱和周期性密度泛函理论计算对其进行了彻底表征。实验研究涵盖的温度范围从 90 至 390 K,压力范围从大气压至 4.08 GPa。根据我们之前提出的方法,在金刚石压砧中对样品进行最佳放置,可确保单斜样品在 0.8 A ˚ 以下的数据覆盖率超过 80%。高压晶体结构的无约束 Hirshfeld 原子细化成功,并且观察到羰基氧原子的非谐波行为。与之前表征的多晶型物不同,2 AP- 的结构基于反向平行 2 AP 分子的无限 -堆叠。2 AP- 表现出压电变色和压电氟变色,它们与 -堆叠内的晶面间距离变化直接相关。弱分子间相互作用的重要性体现在 C—HO 相互作用方向的负热膨胀系数高达 55.8 (57) MK 1。
焊料疲劳是电力电子模块中观察到的主要故障模式之一。在使用条件下,电力电子部件会受到由电阻加热引起的反复温度波动。由于热膨胀系数不匹配,材料互连处会产生热机械应力。尽管如此,高可靠性应用要求使用寿命长达 30 年。因此,需要加速测试方法。然而,由于非弹性变形的应变率依赖性,理论寿命建模对于将加速测试方法的结果与通常的使用条件进行比较是必要的。本研究报告了一种在 20 kHz 超声波频率下运行的机械测试方法。在测试过程中,样品会受到反复弯曲变形,直到焊点最终断裂。确定了从室温到 175 ◦ C 的不同温度下裂纹萌生的循环次数。此后,对疲劳实验进行 FEM 计算机模拟,其中粘塑性 Anand 模型用作焊料的材料模型。用损伤累积模型评估焊料中裂纹的起始时间,该模型结合了 Coffin-Manson 模型和 Goodman 关系的多轴版本。结果表明,该模型可应用于焊料合金 PbSnAg、Sn3.5Ag 和 SnSbAg。
性能特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 机械特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 极端温度下的拉伸强度和弯曲强度. . . . . . . . . . . . . 6 超高温度. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 根据 ASTM 测试方法 D 638 的拉伸特性. . . . . . . . . 7 超低温. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 抗冲击性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 热重分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 长时间热暴露的影响. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 UL 相对热指数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 热老化后性能的保持. . . . . . . . . . . . . . . . . 12 比热. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 热导率. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 线性热膨胀系数 (CLTE) . . . . . . . . . . . . . . 13 抗蠕变性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 可燃性. . . . . . . ................. ... . . . . . . . . . . 16 点火特性 . . . . . . . . . . . . . . 16 UL 94 可燃性标准 . . . . . . . . . . . . . 17 水平燃烧测试 . . . . . . . . . . . . . 17 20 MM 垂直燃烧测试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 对汽车和航空液体的抵抗力. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....................................................................................................................................... . . 21 恒定湿度下的平衡吸收 . . . . . 21 尺寸变化 . . . . . . . . . . . . 22 尺寸和属性的恢复 . . . . . . . . 22 机械和电气属性的变化 . . . . . 22 突然高温暴露的限制 . . . . 23 Weather-Ometer® 测试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 耐伽马辐射性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 电气性能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 TORLON 绝缘聚合物 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 耐磨应用服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 TORLON PAI 耐磨等级介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...
摘要:本研究报告了空间群为I 4 1 md 的磁性外尔半金属候选材料NdAlGe单晶的成功生长。该晶体采用浮区技术生长,该技术使用五个激光二极管(总功率为2 kW)作为热源。为了确保在生长过程中稳定形成熔融区,我们采用了钟形分布的垂直辐射强度曲线。将电弧熔炼锭粉碎后的标称粉末在静水压力下成型,然后在由氧化钇稳定的氧化锆制成的氧气泵产生的超低氧分压(<10 − 26 atm)的氩气气氛中烧结进料棒和种子棒,加热至873 K。成功生长出长度为50 mm 的NdAlGe单晶。生长的晶体在 13.5 K 时表现出块状磁序。基本物理特性通过磁化率、磁化强度、比热、热膨胀和电阻率测量来表征。这项研究表明,磁序在 NdAlGe 中诱导各向异性磁弹性、磁熵和电荷传输。
虽然大多数材料都表现出正的 CTE,但有些材料会随着温度升高而收缩,并显示出负的热膨胀系数 (NTE)。众所周知的例子包括高度取向的芳香族聚酰胺 20、石墨和石墨烯 21、金属氧化物(例如 PbTiO 3、22 ZrW 2 O 8 23)和金属有机骨架(例如氰化锌 (Zn(CN) 2 ))。24 已知 Zn(CN) 2 具有相对较大的 NTE,范围从 0-180 K 时的 19.8·10 6 K 1 到 4 400 K 时的 14·10 6 K 1。3,8,9,25–27 Zn(CN) 2 的较大 NTE 归因于金属配体键的振动模式引起锌离子的横向振动位移,从而导致相邻 Zn 离子之间的距离减小。 8–10,28–31 Zn(CN) 2 的较大 NTE 使其成为一种有趣的材料,可用于形成具有可控 CTE 的复合材料。材料的 CTE 可以通过化学处理 1,32–35 和成分变化(例如 SiO 2 等填料)来控制。36 为了达到一定的 CTE,复合材料可以加入具有 NTE 的填料(或增强材料)。6,37
莫来石 ( 3Al 2 O 3 ·2SiO 2 ) 在自然界中并不大量存在,必须人工合成。它具有许多适合高温应用的特性。莫来石的热膨胀系数非常小(因此具有良好的抗热震性)并且在高温下具有抗蠕变性。最重要的是,它不易与熔融玻璃或熔融金属渣发生反应,并且在腐蚀性炉内气氛中稳定。因此,它被用作炼铁、炼钢和玻璃工业中的炉衬和其他耐火材料。生产莫来石有两种商业方法:烧结和熔合。烧结莫来石可从蓝晶石(一种在变质岩中发现的天然矿物)、铝土矿和高岭土的混合物中获得。该混合物在高达 1600 0 C 的温度下烧结。烧结质量包含 (85–90%) 莫来石,其余主要为玻璃和方石英。将适量的氧化铝和高岭土在约 1750 0 C 的电弧炉中熔合在一起,可以制成纯度更高的莫来石。熔合产品含有 (>95%) 莫来石,其余部分为氧化铝和玻璃的混合物。