功率繼電器為什么要采用陶瓷基板

當今功率繼電器采用陶瓷基板，可提供隔離和極低的熱結至外殼阻抗，使用這些器件成為高負載電流開關應用的理想選擇，尤其是當器件被夾在散熱器。

1 --> 大多數固態繼電器使用的“標準”技術制造商，利用傳統的陶瓷基板和陰極稱為“跳線”的連接：

請參見下面的安裝技術（圖 1）。

這種技術的缺點是層數隨著層數的增加而累積結/殼 (Rthj/c) 熱阻，受限于熱應力（根據循環次數溫度變化）和難以自動化（過程可靠性）。

2 --> DCB（直接銅鍵合）技術：

創新在于基材。 由于高溫（約 1000°C）擴散工藝過程中，厚銅層（通常為 0.4 毫米）直接嵌入到氧化鋁基板上。跳線被大量具有多個錨點的鍵合線所取代，以承受顯著的過載電流。 該技術帶來以下資產：

* 良好的耐熱性。

*“熱”應力除以 2 或 3。

* 簡化安裝，通過自動化實現對生產過程的全面控制。

什么是“熱應力”？

固態繼電器是使用功率晶閘管、光耦合器和其他標準電子器件的大型組件成分。 如果遵守電流和電壓特性，預期壽命會大大提高與機電繼電器相比（觸點無磨損 --> “實際上是無限的”！）。在過去的幾十年里，電子產品在可靠性和可靠性方面取得了突飛猛進的進步光耦合器等元件現在的預期壽命非常長。

目前電力電子元器件的壽命主要取決于熱應力，由于使用過程中的溫度變化。

實際上，由于局部加熱，每個開關動作都會使晶閘管芯片發生溫度變化與芯片有關的不同因素：

a) 這種溫度變化首先與連接到負載的開關電流有關。

  下面的例子：

  --> 圖 1：阻性負載上的溫度變化具有顯著的振幅預熱階段 (D T1) ，然后在調節階段 (D T2) 減少。

  --> 圖 2：電機上的溫度變化在每個點上都有顯著變化 (D T2)由于啟動電流能夠達到 8 x In 持續 1.6 秒而啟動。

b) 這種變化的幅度也是由于結之間熱阻的質量和散熱器（或外殼）：Rthj/c（或 Zthj/c：熱阻抗/非穩定溫度）。

DCB 技術可確保此 Rthj/c 的顯著降低。

  結點和散熱器（外殼）之間的溫差直接關系到熱阻抗和耗散功率：DTj/c= Zthj/c x Pd。

（散熱器在正常運行期間保持相當恒定的溫度）。

c) 用于決定硅表面積的芯片（硅芯片）的大小是主要的重要性。 --> 芯片越大，功耗越小：

  Pd = 0.9Vt x I + rt x I2 t ：動態電阻“rt”隨著芯片的增大而下降。

  結/殼 (Rthj/c) 熱阻也與硅的表面積。 (D Tj/c= Rthj/c x Pd)。

d) 散熱器的尺寸也很重要。

結果

這些溫度變化導致熱膨脹約束更加嚴重當使用的材料不同時。 因此，“鉬”型減震器之間需要硅和可以由銅或特殊（雙金屬）合金和非常適合的焊料制成的連接。繼電器中使用的技術已經使用了最好的連接材料，具有協調的擴展特性。 熱應力循環次數，已經大大（陶瓷基板）優于市面上大多數產品一倍，這項技術，結合最佳尺寸的組件，提供首屈一指的結果。