RU196004U1 - Теплоотвод из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния - Google Patents
Теплоотвод из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU196004U1 RU196004U1 RU2019137302U RU2019137302U RU196004U1 RU 196004 U1 RU196004 U1 RU 196004U1 RU 2019137302 U RU2019137302 U RU 2019137302U RU 2019137302 U RU2019137302 U RU 2019137302U RU 196004 U1 RU196004 U1 RU 196004U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite
- aluminum
- heat sink
- silicon carbide
- mounting surface
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области изготовления теплоотводов на основе из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния и может найти применение в электронной, электротехнической и радиотехнической промышленности, в частности, при производстве мощных широкозонных транзисторов.Техническим результатом полезной модели является создание теплоотвода из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния с преимуществом бездефектной монтажной поверхности.Указанный технический результат обеспечивается использованием в теплоотводе с основанием из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния с покрытием внешней поверхности химическим никелем, в котором к монтажной поверхности основания из композита припаяна алюминиевая фольга толщиной, равной 0,1-0,15 мм. 6 ил.
Description
Полезная модель относится к полупроводниковой электронике и может быть использована в составе СВЧ транзисторов на GaN и силовой электроники.
Известен теплоотвод из алмаз-карбид-кремниевого композита с покрытием монтажных поверхностей медной фольгой, припаянной активной пайкой и боковых внешних поверхностей, покрытых химическим никелем и медью [Катаев С.В. Корпуса изделий мощной СВЧ и силовой твердотельной электроники с теплоотводами из новых материалов с высокой теплопроводимостью: Дис. канд. техн. наук: спец. 05.27.01 / С.В. Катаев. – М.: 2018. – с.104-105]. Данное техническое решение обеспечивает бездефектные монтажные поверхности и низкое электрическое сопротивление боковых поверхностей, но не может быть использовано для теплоотводов из металломатричных композитов алюминий-карбид-кремния или алюминий-алмаз, поскольку адгезия химически осаждённых слоёв никеля и меди к частицам карбида кремния отсутствует. В местах выхода частиц алмаза на поверхность композита могут появляться непокрытые никелем пятна и точки, а также после нагрева вздутия химически осаждённого покрытия, что может привести к локальным перегревам, например, транзисторных структур, смонтированных на теплоотводе из композита. Кроме того, присоединение медной фольги к монтажным поверхностям теплоотвода из металломатричных композитов алюминий-карбид-кремния или алюминий-алмаз невозможна из-за низкой температуры плавления алюминия.
Известен теплоотвод из композиционного материала алмаз-алюминий, полученный инфильтрацией расплава металла в плотный слой частиц и с финишным покрытием теплоотвода, химически осаждённым никелем (Фиг.1) [Бондарь Д. Металлические и композитные теплопроводящие материалы для мощных полупроводниковых корпусов // Компоненты и технологии. – 2014. – №12. – с. 158-159]. В данном техническом решении адгезия химически осаждённых слоёв никеля к частицам алмаза отсутствует. В местах выхода частиц алмаза на поверхность композита могут появляться непокрытые никелем пятна и точки, а также после нагрева вздутия химически осаждённого покрытия, что может привести к локальным перегревам, например, транзисторных структур, смонтированных на теплоотводе из композита.
На Фиг. 2 представлена фотография увеличенного в 12 раз фрагмента поверхности теплоотвода из металломатричного композита AlSiC с высоким (до 70%) содержанием SiC и размерами частиц SiC от 60 до 200 мкм. На Фиг. 3 представлен фрагмент теплоотвода, покрытого химическим никелем с толщиной слоя 6 мкм. На монтажной поверхности видны непокрытые никелем пятна и точки. На фотографии фрагмента поверхности теплоотвода из металломатричного композита AlSiC, увеличенного в 50 раз (Фиг.4), видны вздутия покрытия после нагрева до температуры 200°С.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предлагаемой полезной модели, является теплоотвод из металломатричного композита AlSiC с высоким (до 70%) содержанием SiC для полупроводниковых изделий силовой электроники, поверхность которого для соединения с другими элементами изделия с помощью пайки покрыта химическим никелем, обладающим хорошей паяемостью [Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Шавнев А.А. Повышение надёжности IGBT модулей с применением металлического композиционного материала AlSiC. Экономика и управление в машиностроении. – 2011. – № 2. – с. 49-52].
В данном техническом решении, как и в предыдущем, адгезия химически осаждённых слоёв никеля и золота к частицам карбида кремния отсутствует. В местах выхода частиц карбида кремния на поверхность композита могут появляться непокрытые никелем пятна и точки, а также после нагрева вздутия химически осаждённого покрытия, что может привести к локальным перегревам, например, транзисторных структур, смонтированных на теплоотводе из композита.
Техническим результатом полезной модели является создание теплоотвода из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния с преимуществом бездефектной монтажной поверхности.
Указанный технический результат обеспечивается использованием в теплоотводе с основанием из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния с покрытием внешней поверхности химическим никелем, в котором к монтажной поверхности основания из композита припаяна алюминиевая фольга толщиной равной 0,1-0,15 мм.
Сущность заявленной полезной модели поясняется Фиг. 5. На Фиг. 5 представлен теплоотвод из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния, состоящий из основания 1, представляющего собой основание из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния, к монтажной поверхности которого припаяна алюминиевая фольга 2. При этом обеспечивается хороший отвод тепла от полупроводниковой структуры, согласованность по тепловому расширению полупроводниковых структур и композита, а также отсутствие дефектов в никелевом покрытии монтажной поверхности теплоотвода.
Были собраны образцы теплоотводов с основанием из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния толщиной 4 мм, содержащего 70% частиц карбида кремния с размерами 40-70 мкм.
На одном образце на монтажную поверхность была припаяна эвтектическим сплавом алюминий-германий алюминиевая фольга (сплав 1050) толщиной 0,06 мм. На втором образце на монтажную поверхность была припаяна алюминиевая фольга толщиной 0,1мм. На третьем образце на монтажную поверхность была припаяна алюминиевая фольга толщиной 0,15 мм. На четвёртом образце на монтажную поверхность была присоединена алюминиевая фольга толщиной 0,2 мм. Все образцы, включая образец без фольги, были покрыты химическим никелем толщиной 6 мкм.
Образцы были визуально осмотрены под микроскопом при шестнадцатикратном увеличении. На каждом образце припоем золото-германий были припаяны при температуре 420°С штырьки диаметром 1 мм по 10 штырьков на каждом образце.
После пайки образцы были визуально осмотрены под микроскопом при шестнадцатикратном увеличении.
После осмотра была определена адгезия покрытия по усилию отрыва штырьков.
Были получены следующие результаты:
- на образце покрытым никелем имелись непокрытые участки поверхности частиц карбида кремния, выходящие на монтажную поверхность теплоотвода;
- адгезия 7 штырьков составила 2,5-3 кг/мм2; адгезия 3 штырьков составила 0,3-0,5 кг/мм2; на поверхности теплоотвода после пайки на 7% поверхности появились вздутия никеля;
- неплоскостность опорной поверхности теплоотвода составила 0,005 мм (исходная);
- на образце с припаянной фольгой толщиной 0,06 мм непокрытые участки поверхности частиц карбида кремния, выходящие на монтажную поверхность теплоотвода, отсутствовали;
- адгезия 8 штырьков составила 3,5-4 кг/мм2; адгезия 2 штырьков составила 1,2-2,1 кг/мм2; на поверхности теплоотвода после пайки на 2% поверхности появились вздутия никеля;
- неплоскостность опорной поверхности теплоотвода составила 0,07 мм;
- на образце с припаянной фольгой толщиной 0,1 мм непокрытые участки поверхности частиц карбида кремния, выходящие на монтажную поверхность теплоотвода, отсутствовали; адгезия 10 штырьков составила 3,5-4 кг/мм2;
- на поверхности теплоотвода после пайки вздутие никеля отсутствовало; неплоскостность опорной поверхности теплоотвода составила 0,01 мм;
- на образце с припаянной фольгой толщиной 0,15 мм непокрытые участки поверхности частиц карбида кремния, выходящие на монтажную поверхность теплоотвода, отсутствовали; адгезия 10 штырьков составила
3,5-4 кг/мм2;
3,5-4 кг/мм2;
- на поверхности теплоотвода после пайки вздутие никеля отсутствовало; неплоскостность опорной поверхности теплоотвода составила 0,015 мм;
- на образце с припаянной фольгой толщиной 0,2 мм непокрытые участки поверхности частиц карбида кремния, выходящие на монтажную поверхность теплоотвода, отсутствовали; адгезия 10 штырьков составила
3,5-4 кг/мм2;
3,5-4 кг/мм2;
- на поверхности теплоотвода после пайки вздутие никеля отсутствовало; неплоскостность опорной поверхности теплоотвода составила 0,02 мм.
Из приведенных результатов испытаний видно, что годными являются образцы с фольгой толщиной 0,1-0,15. Теплоотвод с фольгой толщиной 0,2 мм, припаянной к монтажной поверхности теплоотвода из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния показывает, что увеличение толщины фольги более 0,15 мм не улучшают качество поверхности по сравнению с теплоотводами, покрытыми фольгой с толщиной 0,1-0,15 мкм, но из-за разницы в тепловом расширении алюминия и композита увеличивается изгиб теплоотвода.
На Фиг. 6 представлена фотография теплоотвода, соответствующего полезной модели. Монтажная поверхность теплоотвода не имеет дефектов.
Список литературы:
1. Катаев С.В. Корпуса изделий мощной СВЧ и силовой твердотельной электроники с теплоотводами из новых материалов с высокой теплопроводимостью: Дис. канд. техн. наук: спец. 05.27.01 / С.В. Катаев – М.: 2018. – с.104-105
2. Бондарь Д. Металлические и композитные теплопроводящие материалы для мощных полупроводниковых корпусов // Компоненты и технологии. – 2014. – №12. – с. 158-159
3. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Шавнев А.А. и др. Повышение надёжности IGBT модулей с применением металлического композиционного материала AlSiC// Экономика и управление в машиностроении. – 2011. – № 2. – с. 49-52
Claims (1)
- Теплоотвод с основанием из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния с покрытием внешней поверхности химическим никелем, отличающийся тем, что к монтажной поверхности основания из металломатричного композита припаяна алюминиевая фольга толщиной, равной 0,1-0,15 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019137302U RU196004U1 (ru) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | Теплоотвод из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019137302U RU196004U1 (ru) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | Теплоотвод из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU196004U1 true RU196004U1 (ru) | 2020-02-13 |
Family
ID=69626576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019137302U RU196004U1 (ru) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | Теплоотвод из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU196004U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2013417C1 (ru) * | 1987-05-21 | 1994-05-30 | Ланксид Текнолоджи Компани ЛП | Способ соединения керамических тел |
| WO2007097249A1 (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | 多孔性フィルム及び多孔性フィルムを用いた積層体 |
| RU2329898C2 (ru) * | 2003-06-06 | 2008-07-27 | Гудрич Корпорейшн | Многослойная барьерная система (варианты) |
| RU2478732C1 (ru) * | 2011-09-13 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Композиционный электрически взрываемый проводник для электровзрывного напыления покрытий или электровзрывного легирования поверхности металлов и сплавов |
| RU2493965C2 (ru) * | 2011-12-29 | 2013-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОАРМИРОВАННОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Al-SiC И ИЗДЕЛИЕ, ПОЛУЧЕННОЕ НА ЕГО ОСНОВЕ |
-
2019
- 2019-11-20 RU RU2019137302U patent/RU196004U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2013417C1 (ru) * | 1987-05-21 | 1994-05-30 | Ланксид Текнолоджи Компани ЛП | Способ соединения керамических тел |
| RU2329898C2 (ru) * | 2003-06-06 | 2008-07-27 | Гудрич Корпорейшн | Многослойная барьерная система (варианты) |
| WO2007097249A1 (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | 多孔性フィルム及び多孔性フィルムを用いた積層体 |
| RU2478732C1 (ru) * | 2011-09-13 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Композиционный электрически взрываемый проводник для электровзрывного напыления покрытий или электровзрывного легирования поверхности металлов и сплавов |
| RU2493965C2 (ru) * | 2011-12-29 | 2013-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОАРМИРОВАННОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Al-SiC И ИЗДЕЛИЕ, ПОЛУЧЕННОЕ НА ЕГО ОСНОВЕ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109315061B (zh) | 陶瓷电路基板及陶瓷电路基板的制造方法 | |
| JP6632686B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| CN106688092B (zh) | 散热部件及其制造方法 | |
| JP5757359B2 (ja) | Ｃｕ／セラミックス接合体、Ｃｕ／セラミックス接合体の製造方法、及び、パワーモジュール用基板 | |
| TWI615929B (zh) | 電力模組用基板、附散熱器的電力模組用基板、電力模組、電力模組用基板的製造方法、銅板接合用膏及接合體的製造方法 | |
| TW201526171A (zh) | 接合體之製造方法及功率模組用基板之製造方法 | |
| JP2015532531A (ja) | バルクグラフェン材料を含む熱管理アセンブリ | |
| TWI661516B (zh) | 接合體，附散熱器電源模組用基板，散熱器，接合體的製造方法，附散熱器電源模組用基板的製造方法及散熱器的製造方法 | |
| EP3135653A1 (en) | Process for producing united object and process for producing substrate for power module | |
| JP5649958B2 (ja) | メタライズされた表面を備えるセラミックボディを有するコンポーネント | |
| US20160059535A1 (en) | Conductive bond foils | |
| TWI762747B (zh) | 包覆材及其製造方法 | |
| Liu et al. | Modified Ni/Pd/Au-finished DBA substrate for deformation-resistant Ag–Au joint during long-term thermal shock test | |
| JP6658400B2 (ja) | セラミックス／Ａｌ−ＳｉＣ複合材料接合体の製造方法、及びヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法 | |
| US9343425B1 (en) | Methods for bonding substrates with transient liquid phase bonds by spark plasma sintering | |
| JP6569511B2 (ja) | 接合体、冷却器付きパワーモジュール用基板、冷却器付きパワーモジュール用基板の製造方法 | |
| CN106415822B (zh) | 半导体封装体及其制造方法 | |
| JPH10150124A (ja) | 発熱半導体デバイス搭載用複合基板とそれを用いた半導体装置 | |
| RU196004U1 (ru) | Теплоотвод из металломатричного композита алюминий-карбид-кремния | |
| CN102593080A (zh) | 散热板、半导体装置和散热板的制造方法 | |
| JPH11130568A (ja) | 複合体とそれを用いたヒートシンク | |
| CN110957228A (zh) | 一种碳化硅表面增强的铝散热基板及制造方法 | |
| WO2019159257A1 (ja) | セラミックス／Ａｌ－ＳｉＣ複合材料接合体の製造方法、及びヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法 | |
| JP2015072959A (ja) | 絶縁基板と冷却器の接合構造体、その製造方法、パワー半導体モジュール、及びその製造方法 | |
| JP2015072957A (ja) | 絶縁基板と冷却器の接合構造体、その製造方法、パワー半導体モジュール、及びその製造方法 |