DEVELOPING A CERAMIC COMPOSITE FOR APPLICATIONS IN POWER ELECTRONIC SUBSTRATES

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

The performance of components in power electronics depends on the effective dissipation of the heat generated within them to the environment in a short period of time. In this present work a new ceramic material to replace alumina in power electronic substrate is to be designed, developed and tested. The new ceramic material must possess higher thermal conductivity and lower coefficient of thermal expansion values to alumina, but should retain the environmental and economic benefits of alumina. In order to achieve these, the material was designed to be an alumina composite with either of silicon carbide, chromium or diamond as fillers. Analytical models for predicting composite’s effective properties were used to select the appropriate filler volume fraction and particle sizes (chapter 3). With a volume fraction of 20%SiC and particle size of 31µm, spark plasma sintering (SPS) was used for consolidating the composite. The newly developed composite exhibited higher thermal conductivity (from 33 to 38W/m2 K) and lower CTE (from 5.6 to 4.7µm/m-°C) values as compared to pure alumina (chapter 4). Furthermore, the performance of this newly developed material on the thermal-structural and fatigue life of the direct bonded copper (DBC) substrate revealed that, the newly proposed ceramic (alumina composite) has better thermal-mechanical performance and enhanced fatigue life (about 100% higher) as compared to an alumina DBC substrate (chapter 5).

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

082385bc-41a1-481e-a612-b78150248207

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

848701_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

تطوير مواد مركبة من السيراميك لقواعد الأجهزة الالكترونية

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"Lemboye Kareem Taiwo ","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"Syed Sohail Akhtar","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

DEVELOPING A CERAMIC COMPOSITE FOR APPLICATIONS IN POWER ELECTRONIC SUBSTRATES

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

معظم مكونات الاجهزة الالكترونية تولد الكثير من الحرارة التي يجب تُبدّد عبر القواعد الإلكترونية بشكل فعال للبيئة المحيطة في غضون فترة قصيرة من الزمن. العمل الحالي معني بتصميم، تصنيع، و إختبار مادة جديدة مركبة من السيراميك لتحل محل قواعد الألومينا في الأجهزة الإلكترونية. يجب أن تمتلك هذه المادة الجديدة موصلية حرارية عالية و معامل تمدد حراري منخفض مقارنة بمادة الألومينا, كما يجب ان تحافظ هذه المادة الجديدة على الفوائد البيئية والاقتصادية للألومينا. للتحصل علي ذلك، تم تصميم المادة علي ان تكون مركب يحتوي علي الألومينا نفسها مع إضافة أي من كربيد السيليكون ‘ الكروم أوالماس. تم إستخدام نماذج تحليلية للتنبوء بالخواص الفعالة للمواد المركبة لتحديد الحجم الجزئي المناسب للمواد المضافة و أيضا لتحديد أحجام الجسيمات التي يتكون منها المضاف (الفصل 3). بإضافة 20٪ حجم جزئي من جسيمات كربيد السيليكون ذات حجم 31 ميكرون، تم إستخدام عملية التلبيد عن طريق البلازما لتلبيد المركب الجديد. أظهر هذا المركب المكون من الألومينا وكربيد السيليكون موصلية حرارية أعلى (من 33 إلى 38 واط\متر مربع لكل درجه حرارة مئوية) و معامل تمدد حراري أقل (من 5.58 إلى 4.7 مايكروميتر\متر لكل درجه حرارة مئوية) مقارنة مع الألومينا النقي (الفصل 4). أيضا، أظهر أداء هذا المركب الجديد من السيراميك على العمر التشغيلي لقاعدة النحاس الإلكترونية مباشرة الالتصاق(DBC) عندما تكون معرضة لإحمال دورية حرارية-هيكلية، أنه يمتلك قوة تحمل أعلي للأحمال الحرارية-الميكانيكية‘ كما أن العمر التشغيلي للقاعدة الإلكترونية عندما تكون معرضة لأحمال دورية يتحسن مع استخدام المركب الجديد (٪100) مقارنة مع مع مركب الألومينا النقي (الفصل 5).

كلمات الباحثين

Power electronics, Ceramic materials, Thermal conductivity, Alumina composite, Spark plasma sintering (SPS), Fatigue life

إشراف وإعداد

الإشراف

Syed Sohail Akhtar

الإعداد

Lemboye Kareem Taiwo

الاقتباسات الببليوغرافية