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100A以下Z系新型功率模塊
發布時間:2015-5-23  瀏覽次數:3330

隨著工業產品的小型化、輕型化、智能化的發展,對電力電子器件的封裝提出了越來越高的要求,功率模塊的封裝已經成為電子器件輕型化、小型化發展的瓶頸。覆銅鋁基板具有質量輕、導熱好、成本低等優點,因此覆銅鋁基板技術在小功率模塊封裝中具有較大的應用前景。歷經數十載風風雨雨,在瑞華電子研發團隊與國內知名鋁基板廠家共同研發下,我們已經成功開發出專用于功率模塊的覆銅鋁基板復合材料。

隨著高導熱復合新型材料廣泛應用,瑞華電子最新推出了100A以下新型功率模塊,如W28Z(如圖1)、W29Z(如圖2)、W30Z(如圖3)型模塊。此幾款模塊均采用GPP工藝和覆銅鋁基板工藝。與傳統工藝相比,新型功率模塊具有最優的性價比,優異的電氣性能、散熱性、電磁屏蔽性、高耐壓等優勢。
                       
  圖1  W28Z模塊           2  W29Z模塊            3  W30Z模塊

近幾年,國外出現了鋁表面陽極氧化形成薄薄的一層Al2O3陶瓷,其導熱較好,但絕緣性較差一般為400V左右,應用前景不明朗。而近十年,覆銅鋁基板在LED燈行業的應用,使小功率模塊變得輕型化、小型化看到了曙光。由BNAl2O3Si3N4等陶瓷顆粒組成的混合填充料而改性的環氧樹脂熱導率可達3 W/mK左右。

物體的導熱性能常常用熱阻來衡量,其表示對物體對熱量傳導的阻礙效果。

熱阻的公式為:Rth=d/K*A

d表示材料的厚度,K表示介質導熱系數,A表示導熱等效截面積。從公式可見,熱阻與材料厚度成正比,與導熱系數和導熱有效面積成反比。所以在產品小型化、輕型化的發展要求上我們更希望材料導熱系數越大,材料的厚度越薄。
        

3 陶瓷基板的裝配結構               4 覆銅鋁基板的裝配結構

陶瓷基板(圖3)的熱阻主要有第一層焊錫層R1、陶瓷基板R2、第二層焊錫層R3和銅底板R4構成。覆銅鋁基板(4)的熱阻主要有鋁板R5、絕緣層R6、焊錫層R7。為了便于計算我們都忽略陶瓷基板表面鍍鎳層和鋁基板銅箔的影響,同時假設焊錫層均為0.1mm厚,整個散熱面積A=400mm2,比較電極支架以下部分散熱通道的熱阻。查文獻資料可知錫料導熱系數60 W/m.KAl2O3陶瓷導熱系數30 W/m.K,銅導熱系數398 W/m.K,鋁導熱系數238 W/m.K,鋁基板絕緣層導熱系數3 W/m.K

焊錫層熱阻          R1=d1/K1*A1=0.1x10-3/60X400X10-6=0.004167(K/w),R3=R1=R7

    陶瓷基板熱阻       R2=d2/K2*A2=0.63x10-3/30X400X10-6=0.0525(K/w)

銅底板熱阻           R4=d4/K4*A4=3x10-3/398X400X10-6=0.018844(K/w)

    鋁板熱阻          R5=d5/K5*A5=1.42x10-3/238X400X10-6=0.014916(K/w)

鋁基板絕緣層熱阻    R6=d6/K6*A6=70x10-6/3X400X10-6=0.066667(K/w)

陶瓷基板總的熱阻R=R1+R2+R3+R4=0.079678(K/w)

而鋁基板總的熱阻R0=R5+R6+R7=0.085750(K/w)
   可見鋁基板的熱阻僅比陶瓷基板稍高,但從實際焊接角度考慮,傳統焊接多了一焊錫層,往往不可避免存在空洞,使其熱阻大大增加。而覆銅鋁基板的絕緣層不存在空洞問題,復合較好,因此與理論值更為接近。

我司推出的100A以下新型覆銅導熱鋁基板模塊能夠滿足多元化市場需求,是值得您信賴的產品。

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