绝缘栅

氮化铝基板功率器件散热的优选材料

发布时间:2025/5/5 11:48:35   
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进入2世纪,电子技术的飞速进步推动了电子元器件的集成度和组装密度的显著提升,但这也带来了新的挑战——散热问题。散热性能的优劣直接影响到器件的稳定性和可靠性。以大功率LED封装为例,其输入功率中仅有约20%~30%能转化为光能,而剩余的70%~80%均转化为热量。这些热量若不及时散出,将给器件带来严重后果。

为了有效导出芯片产生的热量并实现与外界环境的热交换,我们采用了封装基板。陶瓷材料因其出色的热导率、耐热性、绝缘性、高强度以及与芯片材料的良好热匹配性,成为了功率器件封装基板的理想选择。氮化铝基板在多个领域发挥着至关重要的作用。随着功率半导体器件、混合集成功率电路、通信行业中的天线、固体继电器、功率LED以及多芯片封装(MCM)等技术的不断发展,对氮化铝基板的需求也在日益增长。其应用广泛,终端市场涵盖了汽车电子、LED照明、轨道交通、通讯基站、航空航天以及军事国防等多个关键领域。

、天线

天线作为传输线上导行波与自由空间中电磁波相互转换的变换器,其应用广泛且要求在各种环境下都能稳定工作。因此,对天线的元器件质量有着极高的要求。常规电路板难以满足这些需求,而陶瓷基电路板,特别是AlN陶瓷基电路板,因其出色的性能,成为了与天线要求最为契合的选择。

2、多芯片模块(MCM)

多芯片模块作为一种高性能、高可靠且小型化的微电子元器件,在航空航天、军事电子设备等领域发挥着至关重要的作用。随着元器件功率的不断提升及封装密度的日益增大,散热问题成为了关键技术中的重中之重。在MCM-C型封装基板材料中,多层陶瓷结构被广泛采用,而AlN陶瓷因其卓越的热导率,在MCM技术中得到了充分应用。这种材料能够显著降低微电子元器件内部的热量积累,从而确保其工作的稳定性和可靠性。

3、高温半导体封装

SiC、GaN以及金刚石基宽禁带半导体材料器件均能在高温环境下稳定工作,其中,SiC的应用技术已相当成熟。得益于其出色的理化特性,SiC能够在高达℃的温度下持续工作,这在航空航天领域的高温电子系统中显得尤为重要。目前,高温电子封装基板主要采用Al材质。2O3和AlN陶瓷封装基板是高温电子封装领域的两种重要材料。相较于Al2O3陶瓷,AlN陶瓷具有显著更高的热导率,同时其热膨胀系数与SiC相匹配,这些优势使得AlN陶瓷成为高温电子封装的理想选择。

4、功率半导体模块

功率半导体模块是功率电子元器件按照特定模式和功能进行组合,并通过封装技术整合成一体的模块化产品。根据不同功能需求,模块内会选用适当的元器件进行封装,例如绝缘栅双极型晶体管、功率金属氧化物半导体场效应晶体管以及功率集成电路等。这些模块在运行过程中产生大量热量,因此需要高效的散热系统。而陶瓷电路板,作为模块的核心组件之一,同时也是热量传导的关键路径。在这种情况下,具有高热导率的AlN陶瓷基板成为理想的选择,特别是在汽车电子IGBT模块中的应用。



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