電力模塊中焊料熱疲勞的現(xiàn)象

電力模塊的內(nèi)部材料包括：銅，鉬，硅，氧化鋁或氮化鋁陶瓷。對焊接式模塊，還有金屬焊料來說。這些不同的材料，其力學(xué)性能是不一樣的。從工作狀態(tài)下器件的發(fā)熱，到模塊停止工作后的冷卻，器件往往經(jīng)過較大的溫度變化，這一變化過程會使不同材料之間發(fā)生一定的位移。其中，金屬焊料的膨脹系數(shù)較大，即它產(chǎn)生的位移量較大。這就是所謂的焊料熱疲勞現(xiàn)象。

要診斷或評估器件的熱疲勞現(xiàn)象，主要從兩個方面考慮：

一是電流容量的大小，電流容量越大，發(fā)熱量就越大。

二是芯片的幾何尺寸的大小，幾何尺寸越大，在溫度變化過程中的位移的絕對值就越大。

因此熱疲勞現(xiàn)象是在使用大電流及大尺寸芯片時必須注意的問題。從模塊的制造角度來說，電流大于500A或者芯片直徑超過35mm時，制造工藝往往采用不含有焊料的壓接式。顯然，在平衡由于接觸電阻的增加而導(dǎo)致發(fā)熱源的增加與熱疲勞二者的選取上，采用兩害取其輕的原則。反之，使用電流小于500A，芯片直徑小于35mm時，或者是更小的情況下，由溫度變化產(chǎn)生的各種材料的力學(xué)變化，其位移絕對值較小，在焊料允許變形的安全范圍之內(nèi)，就不會出現(xiàn)熱疲勞現(xiàn)象。