as described for the substrate thermal stress analysis method。

Because the solder is a metal that is within 60°C of its eutectic melting point it is assumed that

the solder will display considerable yielding before failure。 In this case, the von Mises stress

criteria for yielding is used to predict if the solder layer will yield。 This yielding does not

necessarily suggest that the package will fail right off, but suggests that, with cycling, the

package will fail by fatigue mechanisms。 The further the solder yields, the shorter the life of the

package。

Stress analysis results。 Figure 9 shows a plot of the von Mises stress in the outer edge of the

solder layer。 Both Me package made with AIN DBC and the package made with alumina DBC

predict stresses in the solder layer that exceed the yield strength of gold-silicon eutectic solder。

For the AIN DBC package, the maximum von Mises stress at the surface of the solder fillet

amounts to 441 MPa。 The maximum von Mises stress for the alumina DBC package amounts to

1073 MPa。

Because the von Mises stresses in both cases were significantly higher than the solder tensile

strength of 255 MPa the solder was found to yield as the package was thermally cycled。 Due to

lack of fatigue strength data for gold-silicon solder, it is difficult to predict the actual life of the

package for either configuration however, it is obvious that the Aluminum Nitride DBC package

performs better than the Alumina DBC package。

碳化硅电器元件的应用

5。1介绍

  当碳化硅电器元件这个项目启动时，研究小组的就相信，碳化硅元件在适时的时候可能在广阔的工业市场上取代电子电力中所有的硅元素元件。这些市场包括电机驱动器、不间断的电力供应、为金属涂层的工业电力供应、加热、焊接以及在功率范围在一千瓦到数兆瓦的大风力涡轮机。在美国，这些产品一般都设计为480伏的三项环境。北美同时也提供575伏的环境，并且在欧洲和世界其他地区提供工业上400到690伏的三项环境。这个项目需要用690伏因为这是基准风力涡轮机所指定的。文献综述

  在功率谱的高基准上，有些产品是为中等电压所设计，一般电压是2300伏到4160伏。中等电压是整个不同一套安全代码的主体。中等电压的定义有事会延伸到下跌至10000伏到20000伏范围内的公用配电电压，当美国的标准是12500伏的时候。一般来说，即使在最大的电厂，经常是在13800伏，有事会被归为中等电压。中等电压并没有被期待成为这项项目中的最大的利益，但是这个现实已经被改变。

  一些研究学者声明碳化硅元件广泛取代硅元素元件仅仅会付出很大的代价。这个观点是基于找到一个解决很多科技上有关于碳化硅的问题有很大风险，并且有他们有一种不情愿接受碳化硅会比普通硅元素更具竞争力这个主张的态度。当今两者的对比是具有误导性的，因为硅元素的科技科研已经发展了将近40年，这样研究下诞生的元件会更加便宜而且几乎无缺陷。这个作者对于成本有一种不同的、极大的不支持的态度。没有产品与半导体一样是受到产量和经济规模的影响。竞争压力下提高电子市场产品质量驱动的努力的工作和创新的思想将在20年内逐步解决碳化硅元件的技术问题，如此碳化硅半导体的成本更具竞争力和统治力。

  现在这个项目的问题就在于碳化硅元件是否可以在那之前得到有效的运用，尤其是风力涡轮机转换器的运用。为了解决这个问题，一是必须拓宽成本竞争力的定义超过元件本身。这个定义必须包括碳化硅对整个系统的影响，包括尺寸，运行和其他所有系统部分的成本。这里，碳化硅独一无二的属性必须被指出和讨论。这碳化硅独一无二的特性具有宽禁带突出的特点：耐高温，耐高电压（高功率）和高转换速度。每一项都会在下文中详细讨论。