Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
Material
Wärmeleitfähigkeit l
[W/mK]
Wärmespeicherzahl s
[kW/m³K]
Thermischer
Ausdehnungskoeffizient
a [10 -6 /K]
Silizium 148 1650 4,1
Kupfer 394 3400 17,5
Aluminium 230 2480 22,5
Silber 407 2450 19
Molybdän 145 2575 5
Lote ~70 1670 15 – 30
Al 2
O 3
-DCB 24 3025 8,3
AlN-DCB, AlN-AMB 180 2435 5,7
AlSiC (75% SiC) 180 2223 7
Tabelle 2.5.4 Wärmeleitfähigkeit, Wärmespeicherzahl und thermischer Ausdehnungskoeffizient von Materialien,
die in der Aufbau- und Verbindungstechnik häufig eingesetzt werden
P tot
T j
Silicon
Chip
Solder
Chip-Cu
Z thSi
Z thSo1
1
2
R thSi
R thSo1
Chip 1
Silicon Chip 70…400 µm
Solder 80 µm
. . . Chip n
Aluminium oxide-
Isolation 380 µm
Upper
Copper
Layer
Isolator
(Al2O3
or
AlN)
Z thCu1
Z thIso
3
4
R thCu1
R thIso
Upper & lower copper
layer 300 µm
Solder 80 µm
Baseplate
(Copper) 3 mm
Thermal Interface
Material 75 µm
Lower
Copper
Layer
Z thCu2
5
R thCu2
Heatsink
Solder
Copper-
Baseplate
Z thSo2
6
R thSo2
Baseplate
Z thBP
7
R thBP
Thermal
Compound
Heatsink &
Heatsink
Ambient
Z thTIM
Z th(s-a)
8
9
T c
R thTIM
R
th(j-s)
= R
thSi
+ R
thSo1
+ R
thCu1
+ R
thIso
+ R
thCu2
+ R
thSo2
+ R
thBP
+ RthTIM
T s
R th(s-a)
Z
th(j-s)
= Z
thSi
+ Z
thSo1
+ Z
thCu1
+ Z
thIso
+ Z
thCu2
+ Z
thSo2
+ Z
thBP
+ ZthTIM
T a
Bild 2.5.13 Prinzipieller Aufbau eines Leistungshalbleitermoduls und physikalische Modellierung der thermisch
relevanten Schichten
83