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。
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由集成电路组成的微电子设备很复杂,并带来了许多工程挑战。必须采用仔细的设计,以使热量从设备中散发并减轻热诱导的应力。粘合剂封装,以密封和保护敏感的电气组件和连接免受污染物的影响,并协助进行热管理。封装物提供机械支撑,分发应力并保护敏感的连接免受机械冲击的侵害。通常,带有陶瓷填充剂的封装物可提供增强的导热率,并改善设计的热传递和散热特性,同时减少封装剂膨胀的热系数,从而减轻了热不匹配的压力。取决于应用需求,可以针对多种粘性制定封装粘合剂,并提供各种热,机械和环境电阻性能。可以针对应用特定批准的产品进行设计,例如ISO 10993-5和USP VI类,用于医疗设备,NASA低供气需求以及低温可服务性。
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。
在介电绝缘的超导磁体中需要聚合物[1],以及浸渍由NB 3 SN等脆性导体制成的磁铁线圈[2]。在未来的粒子加速器中,例如未来的圆形对撞机(FCC)项目[3,4],磁体将暴露于日益高的辐射剂量。为例,HL-LHC [5]内三重线圈中的预测峰剂量为30 mgy [6]。环氧树脂是具有良好的介电和机械支撑物的热固性聚合物,这些聚合物通常用于磁铁的大管浸没,用于电动机和发电机的线圈绕组,以及作为纤维增压组合的基质材料。这种环氧树脂的辐射损伤已被广泛研究[7]。以前,我们已经描述了不同环氧树脂系统在环境空气中辐射期间潜在用于超导磁体的老化[8]。由于超导磁体中的聚合物在没有氧气的情况下在低温温度下被照射,因此在本研究中,我们研究了辐射温度和大气的影响。为此,我们在三种不同的环境中辐射了相同的环氧树脂:在20℃,在环境空气或惰性气体中,并浸入4.2 K的液态氦气中。为了评估衰老过程并确定衰老率,我们采用动态机械分析(DMA)。DMA存储和损耗模量演变揭示了交联和链分裂对玻璃过渡温度(T G)的竞争影响以及大分子交联之间的分子量。辐照环境,尤其是辐射温度,可能会大大影响辐射引起的环氧树脂衰老。
粘合剂制造商经常报告两个CTE值:α1从-55°C到T g,而α2从T G到155°C。理想情况下,在为特定应用选择环氧粘合剂时,其T g应高于应用良好键强度和蠕变电阻的应用的上限极限。实际上,根据特定应用,T g上方的某些温度偏移并不是问题。例如,当两种金属在230°C(高于其T g上方)的30秒波焊料中粘合到粘合剂时,金属可以用作散热器,从粘合剂中吸收热量并限制了极端温度对粘合剂的影响。
混合 CC-Pak 包装是一种双面破裂袋,带有中心密封,将 A 部分和 B 部分分开。需要用手施加少量压力才能打破中心密封进行混合。将银色的 A 部分一侧推向硬化剂的 B 部分一侧。来回移动材料几次以混合,使材料看起来完全均匀,这大约需要 10 到 20 秒。不要过度混合,确保两侧完全混合。散装罐的最小包装为 100 克,为一套。一套是一罐 A 部分和一罐 B 部分。如果使用少于罐中包装的全部量并获得 A 部分和 B 部分的正确混合比,请使用能够精确到小数点后三位的秤。应用指南可以使用正位移或气动执行器设备完成点式分配。EP-600 在分配后会快速断开,不会在高速自动化生产过程中因拉丝而导致短路。在小批量生产环境中,EP-600 可以混合并手动装入注射器进行分配
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。