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贺利氏电子材料在新能源汽车中的应用

时间:2019-10-25 05:56
  

  六合挂牌开奖白小姐开奖现场直播一个多世纪前,燃油汽车的出现,改变了我们的生活,使出行更加轻松便捷。一个多世纪后的今天,全球变暖,环境污染成为了人们关注的问题,为了有效的遏制空气污染的速度,新能源汽车代替燃油车已被各国提上日程,然而我国也已经基本确定了禁售时间。

  新能源汽车在近年步入爆发期,而作为其核心元器件绝缘栅双极性晶体管(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor)模块也成为了市场的宠儿。

  IGBT是双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOS)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,其既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点,又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点,所以非常适合在600V及以上的交变流系统中应用,一般以IGBT模块形式出现,又或者在模块内部集成门极驱动及保护电路称为智能功率模块(IPM: Intelligent Power Module)。

  随着科技的不断发展和对能源的充分利用,所要求的器件需要具有更高的功率密度、更高的工作温度、更低的功率损耗和更快的开关速度,目前硅(Si)材料为主的功率器件已经无法满足更高的需求,碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)材料为代表的第三代宽禁带半导体功率器件已经在电动车及其他领域开始使用。车用IGBT模块除了需要具有更高的性能和开关频率外,还要考虑负载、气候、震动等一系列变化的环境因素。另外国家规定在车用IGBT模块的寿命要求不低于15年,这一要求的提出对于IGBT模块本身除了芯片的性能需要提升外,同时对其封装材料也提出了更高的要求。

  贺利氏是一家超过160年历史的家族企业,信任度和可靠性是我们与客户合作的基础,贺利氏电子是电子封装材料应用领域的材料及匹配材料解决方案专家,在传统的电子封装领域我们的键合线、焊锡膏、锡线、SMT胶水、键合焊盘以及电子浆料等材料已经被业界所熟知。现在我们致力于确保我们的客户能够实现他们快速创新发展的要求,贺利氏对汽车电子提供传统材料的同时,又开发出适用于当今功率半导体模块封装的新材料DCB(Direct Copper Bonding)、烧结银膏以及针对高功率IGBT模块系统性匹配的材料Die Top System和测试服务。

  焊接材料在功率模块中主要作用是将芯片和DCB、DCB和散热底板之间粘接,目前行业中主要的焊接材料为焊锡膏和焊片。

  焊锡膏的优点在于适合大规模批量化生产,一般为真空回流焊接工艺,需要用到氮气或者氮氢混合气体进行保护,特别是在小尺寸芯片上效果非常好,不会出现芯片漂移的现象,因为在焊锡膏中有助焊剂的存在,所以焊接完成后的有效焊接面积85%,并且焊接完成后需要增加清洗工艺。

  焊片材料中没有助焊剂的存在,所以免清洗是该材料的亮点之一,通常为真空焊接工艺,需要甲酸或者氮氢混合气体进行辅助焊接,焊接质量较好,有效焊接面积95%,但是其外形尺寸及厚度需要根据芯片尺寸及工艺要求进行提前预制,灵活性较差,不适于规模化及灵活多变的快速生产。

  无铅化是未来的趋势,特别是在电动汽车中无铅应用已经成为焦点,贺利氏也已经推出了无铅焊接材料的解决方案,包括适用于PCB和DCB基板的InnoLot高可靠性合金,可以使车身电子在高温环境中依然可以发挥出其卓越的性能;贺利氏mAgic系列烧结材料更适用DCB基板的高功率应用(有压工艺)以及其他引线框架封装(无压工艺)之中。

  贺利氏mAgic与其他焊膏相比,具有较宽的工艺窗口及免清洗的特点,可缩短在线工艺研发的时间;开发出新的型号可以直接在裸铜基板表面进行压力烧结,不仅可以增加其烧结的可靠性,而且还减少了因电镀贵金属增加的材料成本;更高的融化温度和抗疲劳强度可以更适应极端的环境(-55℃-250℃);较高的热导率和较低的电阻率可以充分发挥器件的性能,并且使其寿命延长10倍以上,完全可以满足汽车电子的高要求。

  引线键合技术是通过金属线使芯片和芯片,芯片和DCB实现电气互连和信息互通的技术,因为其工艺简单,成本低廉,目前是功率模块的主流互连技术。对于一些内部结构简单的模块(如:MOSFET、Rectifier Module),使用铝带或者铜桥互连是比较好的方案。但是对于车用IGBT模块,因其内部结构密集程度较高,电路设计相对较复杂,在设计过程中使用键合线互连会更加灵活。

  贺利氏高纯铝线具有耐腐蚀的特性,特别适合在车身电子和功率电子器件及其他特殊环境下的互连应用。

  贺利氏键合铜线具有较高的载流能力和较好的耐温性,以及出色的抗功率循环效果,非常适合用在SiC和GaN芯片的器件上。

  贺利氏不仅生产键合铝线,键合铜线,而且还开发了性能优于键合铝线、应用广于键合铜线的覆铝铜线。具体请查看下表不同材料键合线的性能对比,可供挑选更适合的互连材料。

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