Az új energiajármű (NEV) IGBT-modulok nagy teljesítménnyel, intenzív rezgéssel, széles hőmérséklet-ingadozásokkal és zord környezetekkel szembesülnek. Az AMB-eljárással előállított szilícium-nitrid (Si₃N4) kerámia szubsztrátumok magas hővezető képességgel, alacsony hőellenállással, erős megbízhatósággal és kiváló rézréteg tapadó képességgel rendelkeznek. Ezek a tulajdonságok a nagyteljesítményű SiC eszközök termikus és megbízhatósági szűk keresztmetszeteit kezelik, így a Si₃N₄ az IGBT és a SiC modulok csomagolásának előnyben részesített hordozója. Az autóiparon túl a Si₃N₄ szubsztrátumok ígéretesek a repülőgépiparban, az ipari kemencékben, a vontatási rendszerekben és az intelligens elektronikában.
Miért kiváló a szilícium-nitrid NEV alkalmazásokhoz?
1. Elegendő hővezető képesség a nagy teljesítményű{1}}eszközökhöz
----Si₃N4: 80-120 W/(m·K) – teljes mértékben kielégíti a NEV IGBT hűtési igényeit
----Al₂O₃: 20–35 W/(m·K) – nem elegendő nagy teljesítményű modulokhoz
----AlN: 150-220 W/(m·K) – kiváló vezetőképesség, de törékeny és költséges
A NEV teljesítménysűrűség esetén az Si₃N₄ optimális egyensúlyt kínál a hőteljesítmény és a költség között.
2. Kiváló erő és szívósság
----Si₃N4: hajlítószilárdság 700-900 MPa, kiváló szívósság
----Al₂O3: 300–400 MPa, rideg
----AlN: 250–350 MPa, rendkívül törékeny
A NEV-k rezgést, ütéseket, gyors gyorsulást és hőmérsékleti sokkot tapasztalnak. A Si₃N4 szubsztrátumok ellenállnak a repedésnek és a rétegvesztésnek, így biztosítva a modul megbízhatóságát.
3. A hőtágulás megfelel a szilícium chipeknek
----A Si₃N₄ hőtágulási együtthatója szorosan megegyezik a szilícium és az IGBT chipek hőtágulási együtthatójával. Gyors töltés vagy nagy sebességű vezetés közben megakadályozza a forrasztás leválását vagy a hőciklus okozta huzalszakadást.
4. Magas hőmérséklet, öregedés, nedvesség és korrózióállóság
---- A motorterek kemények: magas hőmérséklet, nedvesség, olaj és vibráció. A Si₃N₄ oxidációállósága, hősokk-tűrése és elektromos szigetelése 2-3-szorosára meghosszabbítja az aljzat élettartamát az alternatívákhoz képest, csökkentve ezzel a garanciális kockázatokat.
5. Optimális költség-teljesítmény a tömeggyártáshoz
----Az AlN költséges, az Al2O3 alulteljesít; A Si₃N₄ megfelelő egyensúlyt kínál a nagy teljesítmény, a megbízhatóság és a költséghatékonyság között. A vezető gyártók, mint például a BYD, a CATL, az Inovance és a StarPower, egyre nagyobb mértékben alkalmazzák a Si₃N4 szubsztrátokat.
Következtetés
A NEV-k nagy-teljesítményű, megbízható, rezgés--álló és gyorsan{2}}tölthető-hordozót igényelnek. A szilícium-nitrid nagy hővezető képességet, kiváló szilárdságot, alacsony hőtágulást, ütésállóságot és hosszú élettartamot biztosít, -oldva az Al₂O₃ és az AlN korlátait, így az optimális választás az autók teljesítménymoduljaihoz.
Iparági kilátások
Az AMB-Si₃N₄ hordozók bonyolultak és költségesek, korlátozott forrasztási lehetőségekkel, így a gyártás nagyobb kihívást jelent, mint a DBC vagy a DPC. Jelenleg az AMB Si₃N4 globális piaca kicsi. Mivel azonban az IGBT és a SiC eszközök a nagyobb teljesítmény és a miniatürizálás irányába mutatnak, a Si3N4 szubsztrátok iránti kereslet várhatóan jelentősen növekedni fog.
A YCLasernél a miprecíziós kerámia lézervágó gépekhatékonyan képes feldolgozni a Si₃N4 szubsztrátokat, lehetővé téve a feltörekvő NEV technológiákat.Vegye fel velünk a kapcsolatotaz optimális vágási megoldás testreszabásához az alkalmazásokhoz.
