IGBT moduli novog energetskog vozila (NEV) suočavaju se sa velikom snagom, intenzivnim vibracijama, velikim temperaturnim kolebanjima i teškim okruženjima. Keramičke podloge od silicijum nitrida (Si₃N₄) proizvedene AMB postupkom nude visoku toplotnu provodljivost, nisku toplotnu otpornost, jaku pouzdanost i odličnu adheziju sloja bakra. Ova svojstva rješavaju uska grla u pogledu topline i pouzdanosti kod SiC uređaja velike-snage, čineći Si₃N₄ poželjnim supstratom za pakovanje IGBT i SiC modula. Osim automobilske industrije, Si₃N₄ supstrati obećavaju u vazduhoplovstvu, industrijskim pećima, sistemima za vuču i pametnoj elektronici.
Zašto je silicijum nitrid odličan za NEV aplikacije
1. Dovoljna toplinska provodljivost za uređaje velike{1}}
----Si₃N₄: 80–120 W/(m·K) – u potpunosti zadovoljava NEV IGBT potrebe za hlađenjem
----Al₂O₃: 20–35 W/(m·K) – nedovoljno za module velike snage
----AlN: 150–220 W/(m·K) – odlična provodljivost, ali krhka i skupa
Za NEV gustine snage, Si₃N₄ nudi optimalnu ravnotežu termičkih performansi i troškova.
2. Vrhunska snaga i čvrstina
----Si₃N₄: čvrstoća na savijanje 700–900 MPa, odlična žilavost
----Al₂O₃: 300–400 MPa, krt
----AlN: 250–350 MPa, izuzetno lomljiv
NEV-ovi doživljavaju vibracije, udarce, brzo ubrzanje i temperaturne udare. Si₃N₄ podloge otporne su na pucanje i raslojavanje, osiguravajući pouzdanost modula.
3. Termička ekspanzija odgovara silikonskim čipovima
----Si₃N₄ koeficijent termičke ekspanzije blisko odgovara onom silicijumskih i IGBT čipova. Tokom brzog punjenja ili vožnje velikom brzinom, sprečava raslojavanje lema ili lomljenje žice uzrokovano termičkim ciklusom.
4. Otpornost na visoke temperature, starenje, vlagu i koroziju
----Odjeljci motora su grubi: visoke temperature, vlaga, ulje i vibracije. Otpornost na oksidaciju Si₃N₄, tolerancija toplotnog udara i električna izolacija produžavaju životni vek podloge 2-3 puta u odnosu na druge, smanjujući rizike garancije.
5. Optimalni troškovi-performanse za masovnu proizvodnju
----AlN je skup, Al₂O₃ slabije performanse; Si₃N₄ nudi pravi balans visoke snage, pouzdanosti i ekonomičnosti. Vodeći proizvođači kao što su BYD, CATL, Inovance i StarPower sve više usvajaju Si₃N₄ supstrate u velikom obimu.
Zaključak
NEV-ovi zahtijevaju podloge velike-snage, pouzdane,-otporne na vibracije i brzo{2}}punjenje-. Silicijum nitrid pruža visoku toplotnu provodljivost, superiornu čvrstoću, nisku toplotnu ekspanziju, otpornost na udare i dug životni vek-rešavajući ograničenja Al₂O₃ i AlN, što ga čini optimalnim izborom za automobilske energetske module.
Industry Outlook
AMB-procesne Si₃N₄ podloge su složene i skupe, sa ograničenim opcijama lemljenja, što proizvodnju čini izazovnijom od DBC ili DPC. Trenutno je globalno tržište AMB Si₃N₄ malo. Međutim, kako IGBT i SiC uređaji imaju tendenciju ka većoj snazi i minijaturizaciji, očekuje se da će potražnja za Si₃N₄ supstratima značajno rasti.
U YCLaser-u, našprecizne mašine za lasersko rezanje keramikemože efikasno da obrađuje Si₃N₄ supstrate, osnažujući nove NEV tehnologije.Kontaktirajte nasda prilagodite optimalno rešenje za sečenje za vaše aplikacije.
