功率繼電器為什么要用陶瓷基板做材料？

    當(dāng)今功率繼電器采用陶瓷基板，可提供隔離和極低的熱結(jié)至外殼阻抗，使用這些器件成為高負(fù)載電流開(kāi)關(guān)應(yīng)用的理想選擇，尤其是當(dāng)器件被夾在散熱器。

1 --> 大多數(shù)固態(tài)繼電器使用的“標(biāo)準(zhǔn)”技術(shù)制造商，利用傳統(tǒng)的陶瓷基板和陰極稱(chēng)為“跳線(xiàn)”的連接：

請(qǐng)參見(jiàn)下面的安裝技術(shù)（圖 1）。

這種技術(shù)的缺點(diǎn)是層數(shù)隨著層數(shù)的增加而累積結(jié)/殼 (Rthj/c) 熱阻，受限于熱應(yīng)力（根據(jù)循環(huán)次數(shù)溫度變化）和難以自動(dòng)化（過(guò)程可靠性）。

2 --> DCB（直接銅鍵合）技術(shù)：

創(chuàng)新在于基材。 由于高溫（約 1000°C）擴(kuò)散工藝過(guò)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(xiàn)被大量具有多個(gè)錨點(diǎn)的鍵合線(xiàn)所取代，以承受顯著的過(guò)載電流。 該技術(shù)帶來(lái)以下資產(chǎn)：

* 良好的耐熱性。

*“熱”應(yīng)力除以 2 或 3。

* 簡(jiǎn)化安裝，通過(guò)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的全面控制。

什么是“熱應(yīng)力”？

固態(tài)繼電器是使用功率晶閘管、光耦合器和其他標(biāo)準(zhǔn)電子器件的大型組件成分。 如果遵守電流和電壓特性，預(yù)期壽命會(huì)大大提高與機(jī)電繼電器相比（觸點(diǎn)無(wú)磨損 --> “實(shí)際上是無(wú)限的”！）。在過(guò)去的幾十年里，電子產(chǎn)品在可靠性和可靠性方面取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步光耦合器等元件現(xiàn)在的預(yù)期壽命非常長(zhǎng)。

目前電力電子元器件的壽命主要取決于熱應(yīng)力，由于使用過(guò)程中的溫度變化。

實(shí)際上，由于局部加熱，每個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作都會(huì)使晶閘管芯片發(fā)生溫度變化與芯片有關(guān)的不同因素：

a) 這種溫度變化首先與連接到負(fù)載的開(kāi)關(guān)電流有關(guān)。

     下面的例子：

     --> 圖 1：阻性負(fù)載上的溫度變化具有顯著的振幅預(yù)熱階段 (D T1) ，然后在調(diào)節(jié)階段 (D T2) 減少。

     --> 圖 2：電機(jī)上的溫度變化在每個(gè)點(diǎn)上都有顯著變化 (D T2)由于啟動(dòng)電流能夠達(dá)到 8 x In 持續(xù) 1.6 秒而啟動(dòng)。

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

DCB 技術(shù)可確保此 Rthj/c 的顯著降低。

 結(jié)點(diǎn)和散熱器（外殼）之間的溫差直接關(guān)系到熱阻抗和耗散功率：DTj/c= Zthj/c x Pd。

（散熱器在正常運(yùn)行期間保持相當(dāng)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(dòng)態(tài)電阻“rt”隨著芯片的增大而下降。

結(jié)/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(jié)果

    這些溫度變化導(dǎo)致熱膨脹約束更加嚴(yán)重當(dāng)使用的材料不同時(shí)。 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(shù)已經(jīng)使用了最好的連接材料，具有協(xié)調(diào)的擴(kuò)展特性。 熱應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，已經(jīng)大大（陶瓷基板）優(yōu)于市面上大多數(shù)產(chǎn)品一倍，這項(xiàng)技術(shù)，結(jié)合最佳尺寸的組件，提供首屈一指的結(jié)果。