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市面上趨勢表明，低熱阻、長壽命和易于處理是工程師最為看重的功率模塊屬性。低熱阻是一個優勢，因為它可以提高模塊的額定功率。以下就是討論功率模塊與氮化硅陶瓷基板AMB的優勢，并與傳統對應物進行了比較。

使用壽命長有利于大多數工業應用，但對于太陽能逆變器來說，使用壽命往往為更重要，因為面板非常耐用，并且可以在未來幾十年內持續提供回報。使用壽命和熱阻相關，較低的熱阻會降低運行期間的T，從而減輕模塊暴露于熱應的情況。易于操作是成本和可靠性的提高因素，易于操作的模塊安裝起來也更安全、更便宜。

功率模塊設計采用了0.38mm氧化鋁直接銅鍵合（DBC）基板、Wacker P12熱界材料TIM和彈簧加載觸電。這個配方正是工程師想要的良好耐熱性、長壽命和易于操作。首先需要提高熱阻以跟上市場需求。沒有陶瓷基板的功率模塊的熱阻大約有50%來自功率模塊，另外50%來自TIM，因此改善兩個組件的熱阻是一個好想法。

陶瓷基板是功率模塊熱阻的關鍵決定因素，氮化鋁和氮化硅陶瓷基板的導熱性能優于氧化鋁陶瓷基板【圖1a】。氮化鋁陶瓷基板DCB的使用壽命不如氧化鋁DCB【圖1c】，添加到氮化鋁表面的薄氧化鋁層使其適用于DCB技術的氧化鋁陶瓷基板【圖1b】。氮化硅不是DCB技術的選項，但氮化鋁和氮化硅陶瓷基板與AMB活性金屬釬焊技術一起使用。銅和陶瓷之間的釬焊層可以更好低吸收應力，因此AMB陶瓷基板的壽命比DCB陶瓷基板長得多。

由于陶瓷基板的高斷裂韌性，AMB技術與氮化硅陶瓷基板的結合產生了最長的使用壽命。盡管氮化硅的導熱性不如氮化鋁陶瓷基板，但其較高的抗彎強度確實允許使用AMB技術達到0.32毫米厚的層。較薄的陶瓷補償了較低的熱導率，因此兩種基板材料最終具有幾乎相同的熱阻【圖1d】。0.5mm氮化硅AMB銅的熱阻可與0.3mm氮化鋁AMB銅的熱阻相等，但功率模塊外殼專為布局側具有0.3mm銅的基板而設計。較厚的0.5mm銅層會壓縮彈簧觸點，因此必須修改觸點或外殼。0.3 和 0.5 mm 銅的熱阻之間的差異并不是那么顯著，與功率模塊中使用的其他結構材料相比，TIM 的導熱率非常低，因此 TIM 層必須盡可能薄。

TIM 由通常由聚合物和高導熱固體材料制成的軟基體組成。這些熱界面材料必須填充功率模塊下方的微小口袋，因此固體材料的晶粒必須細小，并且必須優化基體和固體材料的比例以實現流動能力。TIM 的導熱性可以通過金屬等高導電性固體和充分利用固相和液相之間的潛熱的相變基質來提高。PSX-P TIM 由鋁固體和相變基體材料組成，其導熱性是由陶瓷固體材料和非相變硅膠基體制成的 P12 TIM 的四倍。

PSX-P TIM 是一種固體材料，安裝在功率模塊的背面，并在固定到位后進行熱處理。隨著擴散材料填充蜂窩結構中的微小口袋并且 TIM 層變得更薄，螺釘上的扭矩可能會降低。因此，螺釘的熱處理和隨后的重新擰緊需要更大的處理工作。

易于處理是三個優先事項之一，因此進行了 Rth 測量以評估熱處理和重新擰緊的效果。結果表明，在扭矩下限和上限下，在展開和重新擰緊之前和之后，Rth 是穩定的。具有蜂窩結構的固體 TIM 被推向散熱器，使其接觸表面，從而形成確保導熱性的熱橋。在第一次使用功率模塊時開始擴散，但由于口袋太小，它僅略微提高了 Rth。TIM 鋪展后厚度減小，導致螺絲松動，但模塊與散熱器之間的小間隙中的距離由基體的表面張力保持。

功率模塊設計采用具有 0.3、0.32 和 0.3 mm 層的氮化硅陶瓷基板AMB和PSX-P 相變TIM，具有更好的耐熱性和壽命特性，同時仍然易于處理具有 0.3、0.38 和 0.3mm 層的氧化鋁DCB 和 P12蒂姆。這使其成為對客戶有吸引力的提議。