测量陶瓷热扩散率的新制备方法

时间： 2023-11-24 来源：ROGERS（罗杰斯先进电子解决方案公众号）

代理服务

技术支持

现货查询

批量订货

为了优化功率模块的热管理，必须精确记录所有组件的热特性。然而，到目前为止，确定极薄且热传导性极强的陶瓷基板的热扩散率一直很容易出错。罗杰斯德国有限公司的Martina Schmirler领导的团队研究了各种样品制备和测量方法，并找到了一种最佳方法。

只有拥有最佳的热设计才能确保功率模块在整个使用寿命期间可靠地运行在所有工况下。为此，必须尽可能精确地测定所有组件的热性能。其中一个重要参数是作为载板的活性金属钎焊陶瓷基板（AMB）的热导率，这需要一种可靠的陶瓷热扩散率测量方法。热扩散率一般采用激光闪光或闪光法（LFA）快速无损地测定。在这一过程中，短光或激光闪光会加热样品的一侧，而红外传感器会测量另一侧的温升。热扩散率可通过信号的半上升时间和样品厚度计算得出。

超薄、高导热材料的测量对样品制备和所采用的测量装置有特殊要求。由罗杰斯德国有限公司的Martina Schmirler领导的团队与弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所Fraunhofer IKTS 的同事合作，目前已对使用0.32毫米厚度Si3N4陶瓷测定热扩散率的常用测量方法进行了仔细研究。就断裂韧性和热传导率而言，Si3N4是各种功率模块的首选材料。

浸渍优于喷涂

为了使测量结果有意义，所制备的样品不得让光线穿过，且应具有充分的吸收和发射特性。常规制备方法是先通过溅射法喷涂一层不透明的金，然后再喷涂导热石墨。但是，样品越薄，涂层类型和质量对测量结果的影响就越大。溅射工艺的不确定性很大，手工喷涂石墨在层厚和均匀性方面的重复性也很差。

因此，Schmirler和她的团队还研究了两种通过自动浸涂进行制备的方法。这两种方法均是利用Ossian的自动浸渍涂布机将样品浸渍入石墨-异丙醇溶液中。每种方法均需从氮化硅板上切下四个10X10mm²大小的陶瓷片，然后利用常规方法制备成四个样品。取四个样品先喷涂金层然后自动浸入石墨溶液中，另取四个样品只浸涂石墨。然后，Schmirler和她的团队利用Netzsch Gerätebau公司两种不同的LFA测量装置测量了所有样品的热扩散率。

用标准方法制备的样品显示了最低值（74W/mK@25℃），而浸在石墨中的镀金基底则达到了最高的热扩散率（82W/mK@25℃）。另一方面，仅浸入石墨的陶瓷板的结果则介于两个极端之间（78W/mK@25℃）。

因此，对于超薄、高导热材料的测量，Martina Schmirler和她的团队推荐使用新的浸涂法涂抹石墨。这种方法消除了人工影响，具有最佳的再现性，并可对石墨沉积量进行微调。

浸涂石墨的过程

脉冲宽度是决定性因素

样品的热扩散率越高，LFA测量中信号上升就越急剧。因此，要想可靠地测量热导性能良好的薄材料，光脉冲必须非常短，这样当光脉冲关闭时，对面的红外传感器只能测量到温度的升高。

Martina Schmirler的团队在研究时采用了此领域的领先制造商——Netzsch-Gerätebau公司的不同LFA模型，且它们的最小脉冲宽度各不相同。其中LFA 427为0.1ms，LFA 447为0.06ms，LFA 467 Hyper-Flash®为0.01ms。在溅射有金层并浸涂了薄石墨层的样品上， LFA 427测定的热扩散率为70 W/mK@25℃，LFA 447测定的结果为75W/mK@25℃，LFA 467 Hyper-Flash®的测定结果为80W/mK@25℃。

各LFA型号在25~150℃温度范围内的测量值

罗杰斯德国团队进行的研究清楚表明并不是所有的LFA装置均适用于测量高导热薄陶瓷基板上的热扩散率。脉冲宽度越小，样品温度上升则越快。因此，对高导热薄陶瓷进行测量时就必须使用数据采集速度快、脉冲宽度足够小的测量设备。

结语

作为陶瓷基板市场的领先供应商，罗杰斯科技持续开发和引领新的材料和技术，以满足客户对新产品的特定需求。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由ll转载自ROGERS（罗杰斯先进电子解决方案公众号），原文标题为:技术文章 | 测量陶瓷热扩散率的新制备方法，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

【经验】高频PCB设计时需要考虑的铜箔的特性实验分析

实验使用相同的电路基板材料RO3003™，比较了不同厚度和铜线类型的50Ω微带传输线路电路的插入损耗，其中轧制铜是光滑的，表面粗糙度约为0.3μm RMS，而ED铜具有较大的表面粗糙度，约为1.8μm RMS。

2018-04-09 - 设计经验代理服务技术支持现货查询批量订货

罗杰斯curamik®陶瓷基板常见问题解答（第二期）

本文罗杰斯将分享curamik®陶瓷基板常见问题解答第二期，内容涵盖陶瓷基板设计选型、工艺解读及罗杰斯产品订购等相关内容。

2024-07-26 - 设计经验代理服务技术支持现货查询批量订货

罗杰斯curamik®陶瓷基板常见问题解答（第一期）

近年来，随着电力电子行业的迅猛发展，金属化陶瓷基板作为应用于该领域的重要材料也被越来越多的从业人员熟知。为此，ROGERS特推出两期关于陶瓷基板的常见问题汇总，内容涵盖陶瓷基板基础常识、材料信息、设计选型、工艺解读、市场应用及罗杰斯产品订购等相关内容。本文为第一期，主要涉及陶瓷基板的基础常识和材料信息等问题，欢迎您持续关注！

2024-07-18 - 设计经验代理服务技术支持现货查询批量订货

日本电产集团综合产品目录(Nidec Group Products Catalog)

型号- PM4系列,H300,D SERIES,NRFEIS-5060,DFS,GATS-2000 SERIES,TPI SERIES,GATS-7800 SERIES,R-6100,TVX,GATS-6300,GATS-8600,SX-20,RWI SERIES,ZI20A,GATS-7500系列,LSR-3230,BP100,RSH,GATS-7700 SERIES,K-MC1000,P2H系列,E300,GATS-2000系列,GATS-6300系列,NVM-6060GCP,VL-H系列,GATS-7500,MH3NCV,VL SERIES,GATS-7800系列,SS-SV,DEWE3-A4,TPI,TVX SERIES,RGA20,NRTES-1000 SERIES,FCPL,ΜV1,RSH系列,ZG SERIES,ID300,FMD,TPI系列,GATS-8600系列,S-CART,GATS-6300 SERIES,KS,CM,R-580,SS-SV SERIES,ANEX SERIES,LD SERIES,VP600GC,GE15FR PLUS,MD2,ANEX系列,NRTES-1000,P2H SERIES,FFB,VL系列,LS,RSH SERIES,RVL,VL-H SERIES,RVP,F600,SS-SV系列,S-FLAG,GATS-7500 SERIES,REC-92FT,DEWE3-PA8,ECO-KA,KCV1000-5AX,S-CART-V1000-LFT,RVL SERIES,RVP SERIES,R-700 SERIES,P2H,ZE16C,CPLS,S-CART-V500,HM500S,VM53RⅡ,GATS-7700,ANEX,NRTES-1000系列,HM-X6100,RWI,TVX系列,KA SERIES,S-CART-MINI,GATS-2000,PM4,VL-H,GATS-7700系列,CBZ,GH,GATS-8600 SERIES,R-700,R-5920系列,NRFEIS-3570,DFS SERIES,MVR-HX,MAF130EⅡ,BL-V20,ECO-KA SERIES,SERIES S-FLAG,RWI系列,HE,GATS-7800,R-5920

2022年12月 (December, 2022) - NIDEC - 商品及供应商介绍 - 第10版 (10th Edition) 代理服务技术支持现货查询批量订货

Littelfuse（力特）IXYS功率半导体选型指南

目录- Introduction of Littelfuse Index Symbols and Terms/Nomenclature New Pressfit Pin packages ISOPLUS™ family IGBT Discretes IGBT Modules Power MOSFETs Diodes Thyristors Rectifier Bridges Protection Devices Gate Drivers/Power Relays Diode & Thyristor（IXYS Chippenham） Power Semiconductor Chips/Direct Copper Bonded Ceramic Substrates Application Notes Highlights Outline Drawings

型号- R1280NC25M,MCD 26-16IO1B,N2055HE420,IXTT 30N50L2,R1280NC25K,R1280NC25L,MCD 56-18IO8B,IXBOD 2-52R,R1280NC25J,IXTQ 52N30P,MCK 200-18IO1,IXYR 100N120C3,LSIC2SD120C05,MDC600-22IO1W,IXYH 16N250CV1HV,LSIC2SD120C08,M0863LC360,IXTP 100N15X4,VBO 125-08NO7,DPG 15I200PA,F1600NC080,IXTH 1N450HV,T0600TB45A,LSIC2SD065E40CCA,DSEP 2X91-03A,IXBOD 2-51R,IXTX 4N300P3HV,IXTA 36N30P,VBO 72-18NO7,M4305TJ240,IXFR 64N60P,N6405EA240,IXYR 50N120C3D1,MCD580-28IO7,VUO 25-14NO8,0440 007.WRA,IXFY 36N20X3,VBO 25-12NO2,IXTT 120N15P,M1010NC400,IXBH 6N170,MCC 56-14IO1,VBE 26-06NO7,MCD160-30IO3,SXB4869G,IXTJ 3N150,DHG 10I1200PM,IXTH 120P065T,VTO 39-08HO7,IXFN 32N80P,IXTL 2N450,DMA 30P1600HR,IXBOD 2-54R,MDK950-18N1W,CS 20-25MOT1,IXBOD 2-55R,IXTK 140N20P,IXTR 48P20P,DH 20-18A,W2115MC560,IXTP 05N100P,IXFT 18N90P,QJ8030LH4TP,N4340TJ180,DMA 30P1600HB,W3841VC340,MKH 17RP650DCGLB 11,,SXB4649HEXT,IXBOD 2-17RD,DSEP 40-03AS,IXFH 42N50P2,Q8025K6TP,IXFH 22N50P,DPG 30C200HB,DSI 30-12AS,MCMA 240UI1600ED,IXBOD 2-53R,M0367WC220,VUM 25-05E,CPC1786J,IXYT 80N90C3,T0840NC17E,CLA 100E1200HB,N3533ZD180,R0717LC16H,IXTR 140P10T,R0717LC16G,IXFT 60N50P3,VUM 33-06PH,IXFA 22N65X2,VUO 84-16NO7,MIXA 60W1200TED,MDD275-30N3,IXA 70I1200NA,IXYH 80N90C3,IXTQ 86N25T,IXFN 80N60P3,MDMA 65P1600TG,IXTL 2N470,IXTT 88N30P,XAA170,MCR500-30IO7,N6405EA280,DSA 30I100PA,IXGX 55N120A3H1,E0770HF65F,IXFR 40N90P,W7045MC030,IXTQ 44N50P,XK2000SA114M,IX4351NE 130,MDNA 660U2200PTEH,MIXG 180W1200TEH,LOC210,IXFK 120N25P,LOC211,IXGH 20N120A3,DSB 15IM30UC,IXTQ 26N50P,IXTP 450P2,IXFH 86N30T,IXFK 120N65X2,N2086NC060,IXTP 60N20T,MDD 142-12N1,IXXH 30N60B3D1,XSK4400DA116M076,CPC1788J,IXFB 40N110P,N2055HE450,IXBOD 2-56R,DHG 10I1200PA,M4305TJ280,DSA 60C60HB,IXFK 240N25X3,MCD720-18IO7,F1300NC45P,R0717LC14H,W121CEC180,W4205TE520,R0717LC14G,XW180GC34B,MMIX 1G75N250,XW180GC34A,IXBOD 1-30R,IXTY 1R4N100P,MDO 500-18N1,XSK3400DA076038,VBO 25-16AO2,VBO 50-16NO7,K1947ZC400,IXFQ 26N50P3,DSEP 2X91-06A,MEO 450-12DA,S0500YC25Y,IXYQ 30N65B3D1,W3842MC240,S6004DS2RP,G4000EF250,CLA 100E1200KB,IXTT 1N450HV,VUB 116-16NOXT,H0700KC140,VW 2X60-12IO1,MCMA 265P1600KA,DPG 10I200PA,IXFT 46N30T,IXYP 10N65C3D1,IXTH 440N055T2,N3533ZD140,DPG 10I200PM,Q8015LTP,DSA 70C200HB,DPG 30I300HA,DSA 50C100QB,IXTH 30N50L2,R3047TC28M,R3047TC28N,MCC 44-14IO8B,R3047TC28K,MCNA 180PD2200YB,MCD 255-16IO1,N2172ZD450,MCO 500-16IO1,DCG 20C1200HR,MCD 162-18IO1,VVZB-16IOXT,DSSK 40-006B,IXGH 10N170A,VUO 62-14NO7,M0710LC600,Ø IXTP 130N15X4,N4472HK180,IXBOD 1-32RD,DHH 55-36N1F,DSSK 18-0025BS,MCD 56-18IO1B,IXFK 220N20X3,Ø IXG 70IF1200NA,F0900VF520,IXBOD 2-35RD,IXTA 90N075T2,R2475ZD28R,VUB 120-16NOX,IXYP 20N120C4,R2475ZD28N,M0367WC280,IXYP 20N120C3,M1609NC260,R2475ZD28M,IXXH 40N65B4,MDD 26-14N1B,VUO 98-16NO7,MDD 310-18N1,MCD 26-16IO8B,MITA 300RF1700PTED,H0700KC14Y,MDC500-22IO1,VBO 52-08NO7,XAA117,DSEP 2X61-12B,DSEP 2X61-12A,IXFX 180N15P,S8055RTP,VUO 68-08NO7,MCNA 120PD2200TB-NI,MIXA 41W1200ED,IXTH 06N220P3HV,IXTP 10P50P,MCD500-18IO1,MMO 140-12IO7,IXYP 20N120B4,MCC500-22IO1,IXFH 50N85X,W3842MC280,DSSK 40-008B,DSSK 60-02A,IXFR 102N30P,N4472HK160,IXFH 12N120P,H0700KC17Y,MCC320-36IO2,M1494NK250,XSL300C2WS,DSEP 2X25-12C,IXFH 100N25P,IXTK 200N10L2,DSEP 12-12B,MMIX 1B20N300C,DSEP 12-12A,IXTH 50N25T,IXFN 140N30P,H0700KC17D,W3842MC28A,DSEI 60-06A,MCD 225-12IO1,LSIC2SD065D06A,M0451YC120,DSEI 2X161-12P,DHG 50X650NA,MCMA 35PD1200TB,MDC550-12IO1,DSI 2X55-12A,IXTY 8N65X2,MCC 255-16IO1,IXYP 20N120A4,IXTH 460P2,LCA220,MDD 56-18N1B,MDC580-28IO7,W9830TJ150MBR,R1280NC21J,CLA 100E1200TZ,IXTP 230N04T4,R1280NC21M,VBE 17-06NO7,R1280NC21K,R1280NC21L,M1609NC200,IXGX 120N60A3,MMO 175-16IO7,IXGK 82N120A3,DSSK 48-0025B,CS 19-08HO1S,DSEC 30-12A,MCD501-16IO2,MIXG 240W1200PTEH,LSIC2SD120E30CC,SJ6012DRP,VUO 105-18NO7,R1280NC22J,MCD 72-18IO1B,VUO 160-18NO7,IX4310T,R1280NC22K,R1280NC22L,R1280NC22M,F0900VC450,MEO 500-06DA,SXB2167FB,IXTQ 60N10T,IXFN 30N120P,VUO 30-08NO3,M0334RJ200,DSA 60C60PB,MDD 255-16N1,IXFH 18N65X2,MCC 225-12IO1,R2620ZC22L,MDA 810-18N2,R2620ZC22K,IXBH 10N170,R2620ZC22J,MDMA 140P1200TG,MDA950-18N1W,NANOASMDC016F-2,IXFN 40N110P,IXFX 250N10P,MCD320-30IO2,IXTY 10P15T,IXBOD 2-50R,DPG 30I300PA,IXFN 50N120SK,CPC3902,N2172ZD420,IXTT 16N20D2,MDD 710-26N2,W3841VC300,N4340TJ180MBR,IXTP 12N65X2,N3175HE160,SV6020R2TP,DSEI 60-02A,DPG 60C400QB,CPC3909,W2115MC520,DSEC 60-06B,DSEC 60-06A,MCMA 450UH1600TEH,DSSK 30-018A,IXYP 10N65C3,IXBH 22N300HV,IXTA 62N15P,CNE 60E2200TZ,DSI 2X55-16A,IXFR 180N15P,F1500NC200,LSIC2SD120C10,IXFP 220N06T3,MCD600-22IO1W,IXTA 36P15P,MIXG 360PF1200PSTED,F1500NC250,IXFH 80N65X2-4,MDD 175-28N1,IXBT 32N300HV,DSA 35-12A,IXTX 60N50L2,M0710LC560,R5145FA42V,IXTH 30N50P,R5145FA42W,DHG 100X650NA,IXGT 10N170A,IXFA 10N80P,MMIX 1T132N50P3,FMM 22-06PF,DMA 30P1200HB,DSA 75-16B,W5130MK280,IXTH 2R4N120P,LSIC1MO120T0080,IXTX 80N30L2,IXYN 75N65C3D1,MDD630-36N2,DSEI 2X161-06P,W5838ZD220,DSEI 60-12A,IXYH 40N65C3H1,W5282ZC240,IXTR 210P10T,MDMA 425P1600PTSF,IXXK 300N60C3,P0848YC06B,P0848YC06C,DHG 60C600HB,DPG 30P300PJ,LSIC1MO120E0040,S0700KC14Y,IXFK 220N15P,MCC 26-16IO1B,IXGK 55N120A3H1,DSA 1

2021/06/01 - LITTELFUSE - 选型指南代理服务技术支持现货查询批量订货