Laboratorium Technologii Wielowarstwowych i Ceramicznych LTCC

Instytut Technologii Elektronowej Oddział w Krakowie

 

4 T11B 00825

MNiSW > Projekty badawcze - konkurs 25 > 4 T11B 00825
Badanie procesów degradacyjnych w grubowarstwowych hybrydowych układach elektroniki wielkiej mocy
nr kontraktu: 4 T11B 00825

Identyfikacja procesów zmian i mechanizmów degradacji występujących w strukturach rezystor-izolator-metal, metal-izolator-metal, a także rezystor-ceramika (lub kompozyty) w wyniku krótko- i długotrwałych oddziaływań dużych obciążeń elektrycznych.

Data rozpoczęcia >> 9.10.2003
Data zakończenia >> 8.04.2006
Czas trwania >> 30 miesięcy
Koszt całkowity >> 0,39 mln zł
Państwa uczestniczące >> POLSKA

Podsumowanie projektu
Przedmiotem projektu badawczego była identyfikacja procesów zmian i mechanizmów degradacji występujących w strukturach rezystor-izolator-metal, metal-izolator-metal, a także rezystor-ceramika (lub kompozyty) w wyniku krótko- i długotrwałych oddziaływań dużych obciążeń elektrycznych. W oparciu o wstępne pomiary i analizy oraz zrealizowane eksperymenty technologiczne i cykle badań wybrano do realizacji grubowarstwowych struktur mocy dwie technologie warstwowe: technologię wytwarzania warstw przewodzących i rezystywnych na metalowych podłożach z izolacyjną warstwa szkliwa oraz technologię wytwarzania struktur warstwowych na podłożach ceramicznych AlN, wypalanych w procesie wysokotemperaturowej obróbki termicznej. Przydatność struktur do wytwarzania hybrydowych układów mocy (w tym rezystorów grzejnych do 4000 st. C) zweryfikowano w licznych testach transportu ciepła w warunkach statycznych i dynamicznych, w długotrwałych badaniach stabilności warstw przewodzących i rezystywnych przy zróżnicowanych poziomach obciążeń i zmiennych warunkach klimatycznych, w badaniach adhezji warstw przewodzących do podłoża oraz badaniach trwałości połączeń lutowanych i ultrakompresyjnych. Przeprowadzono w szerokim zakresie mikroskopowe (SEM) badania warstw, obszarów przejściowych między warstwami oraz obszarów przejściowych warstwa-podłoże. Badania potwierdziły tezę, że w warunkach obciążeń struktur grubowarstwowych wysokimi mocami, co wiąże się z generacją dużych ilości ciepła i znaczącym wzrostem temperatury warstw, źródłem rozwijającego się procesu degradacji jest niezgodność współczynników rozszerzalności temperaturowej warstw i podłoża, Prowadzi to pojawiania się w warstwach mikropęknięć i nieodwracalnych zmian rezystancji, w tym możliwych uszkodzeń katastroficznych. Drugim czynnikiem powodującym destabilizację i degradację warstw, w szczególności niskoomowych, są niejednorodności występujące w warstwach, prowadzące przy przepływie prądów o wysokich natężeniach do lokalnych przegrzań, które w efekcie również prowadzą do powstawania mikropęknięć warstwy. Te, istotne obserwacje identyfikujące mechanizmy uszkodzeń, stały się podstawą do optymalizacji technologii wytwarzania struktur grubowarstwowych dla układów mocy, a także dla opracowania złożeń do projektowania rezystorów grubowarstwowych na podłożach AlN. W wyniku zrealizowanej pracy zaproponowano dwie technologie wytwarzania struktur grubowarstwowych dla układów hybrydowych dużych mocy:
1. Technologię wytwarzania warstw grubych na podłożach stalowych z izolacyjną warstwą szkliwa, przeznaczonych głównie do wytwarzania warstw grzejnych
2. Technologię wytwarzania warstw grubych na podłożach AlN o następujących parametrach:- rezystancja ścieżek przewodzących 0,5 -1 mohm/ kwadrat- rezystancja warstw rezystywnych 1 ohm - 1 kohm/ kwadrat- obciążalność do 20 W/cm2- dopuszczalna temperatura powierzchni warstwy 1250 st. C- trwałość struktury przy pełnym obciążeniu > 30 000 godz.

Zastosowanie
Wysokoobciążalne warstwy rezystywne, opracowane w trakcie realizacji niniejszego projektu, posłużą do wytwarzania rezystorów dużej mocy, mających zastosowanie w urządzeniach grzewczych, zabezpieczających i mikrofalowych oraz w hybrydowych układach dużych mocy stosowanych w układach automatyki przemysłowej i motoryzacji.

Praca została wykonana w ramach projektu badawczego nr 4 T11B 00825, dofinansowanego z funduszy Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego

Źródło: Ośrodek Przetwarzania Informacji – Państwowy Instytut Badawczy

osoba odpowiedzialna: dr inż. M. Cież, mgr inż. K. Witek

 
 

Używamy cookies i podobnych technologii m.in. w celu świadczenia usług i w celach statystycznych. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies w Twojej przeglądarce, w jej ustawieniach. Jeżeli wyrażasz zgodę na zapisywanie informacji zawartej w cookies, kliknij „Zamknij”. Jeżeli nie wyrażasz zgody – zmień ustawienia swojej przeglądarki. Więcej informacji znajdziesz w naszej Polityce cookies

Zamknij X