核心提示:
電力模塊的內部材料包括:銅,鉬,硅,氧化鋁或氮化鋁陶瓷。對焊接式模塊,還有金屬焊料來說。這些不同的材料,其力學性能是不一樣的。從工作狀態下器件的發熱,到模塊停止工作后的冷卻,器件往往經過較大的溫度變化,這一變化過程會使不同材料之間發生一定的位移。其中,金屬焊料的膨脹系數較大,即它產生的位移量較大。這就是所謂的焊料熱疲勞現象。
要診斷或評估器件的熱疲勞現象,主要從兩個方面考慮:
一是電流容量的大小,電流容量越大,發熱量就越大。
二是芯片的幾何尺寸的大小,幾何尺寸越大,在溫度變化過程中的位移的絕對值就越大。
因此熱疲勞現象是在使用大電流及大尺寸芯片時必須注意的問題。從模塊的制造角度來說,電流大于500A或者芯片直徑超過35mm時,制造工藝往往采用不含有焊料的壓接式。顯然,在平衡由于接觸電阻的增加而導致發熱源的增加與熱疲勞二者的選取上,采用兩害取其輕的原則。反之,使用電流小于500A,芯片直徑小于35mm時,或者是更小的情況下,由溫度變化產生的各種材料的力學變化,其位移絕對值較小,在焊料允許變形的安全范圍之內,就不會出現熱疲勞現象。