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功率器件的材料演进之路与功率器件环保水基清洗介绍

合明科技 👁 2008 Tags:功率器件半导体材料功率半导体器件清洗

我们生活的各个方面越来越依赖于电力。而在电力的生产、分发和使用过程中,功率转换起着至关重要的作用。首先,让我们先理解一下功率转换。简单来说,功率转换是一种将电力从一种形式转变为另一种形式的过程。这种转换可能涉及电压、电流、频率的变化,从而使电力适合特定应用的需求。例如,当我们在家里使用电视、冰箱或者其他电子设备时,我们正在使用的电力都经过了转换。这些电器设备需要将电网供应的交流电转换为它们可以使用的直流电。此外,电力转换也在风力或太阳能等可再生能源的生产过程中起着关键作用,将生产的电力转换为我们日常生活中可以使用的形式。

然而,每次进行电力转换时,都会有一部分能量损失。尽管这部分能量看似微不足道,但由于我们日常生活中的许多设备需要不断运行,所以这些能量损失累计起来就是很庞大的数字。因此,提高电力转换的效率就显得尤为重要。此外,功率转换技术的改进也对减少碳排放,对环境保护有着积极的影响。


问题来了,如何提高电力转换的效率?这可能是一个复杂的工程和科学领域的问题,提高效率的方法可能涉及设计、材料、控制策略等多方面,具体包括选择合适的电力转换拓扑、使用先进的半导体材料、使用先进的算法优化控制策略、改进散热设计等等。
在众多方法中,改进功率器件材料是当下行业热衷于做的一件事。从最初的Si到SiC/GaN,功率器件已经展现出了明显的效率转换提升优势。随着行业不断探索更多新型材料,功率器件将迎来更大的发展突破。
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硅作为最常用的半导体材料之一,占据了功率器件市场的主导地位。它的主要优点是资源丰富、工艺成熟和成本较低。然而,这一材料的电子迁移率较低,耐压和频率上限也相对有限,限制了其在某些高端应用中的使用。


碳化硅(SiC)以其宽禁带特性逐渐在高功率和高温场合受到欢迎。其高耐受电压、低导通损耗和良好的高温性能使其在许多应用中具有优势,正在逐渐蚕食硅的市场份额。但相对较高的成本则是其普及的一大障碍。
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氮化镓也是一种宽带隙半导体材料,GaN优点是高电子迁移率,低导通损耗,适合高频应用。但缺点是制造工艺复杂,成本相对较高。
目前市面上主要采用上述这几种材料来制造功率器件,但与此同时,行业也正在不断探索新型材料。尤其是氧化镓和金刚石,这两种材料正在受到越来越多的关注。
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氧化镓,作为一种相对较新的半导体材料,相比碳化硅、氮化镓具有更宽的禁带宽度(约 4.9eV 禁带宽度),以及具有 8MV/cm 的理论临界击穿场强。其高击穿电场和较低的损耗显示出巨大的潜力,但由于制造工艺相对不成熟,目前其应用仍处于探索阶段。未来,氧化镓有望在高压和高效的功率转换系统中找到其位置。
金刚石被认为是终极半导体,因为它在许多方面的性能优于市场上的旧材料(如硅、砷化镓)和新材料(如氮化镓和碳化硅)。与其他半导体材料相比,金刚石具有独特的优势:


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不同半导体材料对功率器件的影响

(来源:Diamfab)

极高的热导率、优异的电绝缘性能和高温稳定性:金刚石是一种在高温下稳定的材料,其电性能在超过2000°C的温度下不会恶化,远超其他半导体材料。卓越的电气性能:金刚石的临界电场比硅高30倍,比碳化硅高3倍。与大多数半导体不同,金刚石的电阻率随温度升高而降低,这使其在高温环境中表现出色。超高电流密度和电压:与硅相比,金刚石的电流密度高出5000倍,电压高出30倍。这使其能够在高温和辐射的恶劣环境下工作,适用于极端条件下的应用。广泛的应用潜力:尽管制造工艺复杂且成本高昂,金刚石在高温、高压和高功率的极端环境中的潜力仍然巨大。其应用范围涵盖了电动汽车、具有20年长寿命电池的物联网、使用硬化电子元件或探测器的核能和空间应用,以及用于自动驾驶汽车的超精确量子传感器等领域。

功率半导体器件清洗:针对各类半导体不同的封装工艺如功率器件QFN,为保证产品的可靠性,合明科技研发多款自主知识产权专利清洗剂,针对不同工艺及应用的半导体封装需要的精密清洗要求,合明科技在水基清洗方面开发了较为完整的水基系列产品,精细化对应涵盖从半导体封装到PCBA组件终端,包括有水基清洗剂和半水基清洗剂,碱性水基清洗剂和中性水基清洗剂等。具体表现在,在同等的清洗力的情况下,合明科技的兼容性较佳,兼容的材料更为广泛;在同等的兼容性下,合明科技的功率器件QFN清洗剂清洗的锡膏种类更多(测试过的锡膏品种有ALPHASMICINDIUMSUPER-FLEXURATONGFANGJISSYUHANDAOFTWTO等品牌;测试过的焊料合金包括SAC305SAC3076337925等不同成分),清洗速度更快,离子残留低、干净度更好。合明科技专注电子制程精密清洗20多年经验,在水基清洗剂方面颇有心得,包括油墨水基清洗剂,环保清洗剂,半导体芯片封装水基清洗剂等数十款产品,多年来受到无数客户的青睐。我们有强大的售前技术指导和最贴心的服务,水基清洗,选择合科技,决不会让您失望!合明科技运用自身原创的产品技术,满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求,打破国外厂商在行业中的垄断地位,为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。以上便是功率器件的材料的演进与功率器件电子芯片清洗介绍介绍,希望可以帮到您!

 


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