Uusien energiaajoneuvojen (NEV) IGBT-moduulit kohtaavat suuren tehon, voimakkaan tärinän, suuret lämpötilanvaihtelut ja ankarat ympäristöt. AMB-prosessilla valmistetut piinitridi (Si3N4) keraamiset substraatit tarjoavat korkean lämmönjohtavuuden, alhaisen lämmönkestävyyden, vahvan luotettavuuden ja erinomaisen kuparikerroksen tarttuvuuden. Nämä ominaisuudet korjaavat suuritehoisten piikarbidilaitteiden lämpö- ja luotettavuuden pullonkauloja, joten Si₃N₄ on ensisijainen substraatti IGBT- ja SiC-moduulien pakkauksissa. Autoteollisuuden lisäksi Si3N4-substraatit ovat lupaavia ilmailussa, teollisuusuuneissa, vetojärjestelmissä ja älykkäässä elektroniikassa.
Miksi piinitridi sopii erinomaisesti NEV-sovelluksiin
1. Riittävä lämmönjohtavuus-suurtehoisille laitteille
----Si₃N4: 80–120 W/(m·K) – täyttää täysin NEV IGBT -jäähdytystarpeet
----Al₂O₃: 20–35 W/(m·K) – ei riitä suuritehoisille moduuleille
----AlN: 150–220 W/(m·K) – erinomainen johtavuus, mutta hauras ja kallis
NEV-tehotiheyksille Si₃N4 tarjoaa optimaalisen tasapainon lämpötehon ja kustannusten välillä.
2. Ylivoimainen lujuus ja sitkeys
----Si₃N4: taivutuslujuus 700-900 MPa, erinomainen sitkeys
----Al₂O3: 300–400 MPa, hauras
----AlN: 250–350 MPa, erittäin hauras
NEV:t kokevat tärinää, kolhuja, nopeaa kiihtyvyyttä ja lämpöiskuja. Si3N4-substraatit kestävät halkeilua ja delaminaatiota, mikä varmistaa moduulin luotettavuuden.
3. Lämpölaajeneminen vastaa piisiruja
----Si₃N₄:n lämpölaajenemiskerroin vastaa läheisesti pii- ja IGBT-sirujen lämpölaajenemiskerrointa. Pikalatauksen tai nopean ajon aikana se estää juotteen irtoamisen tai lämpösyklin aiheuttaman langan katkeamisen.
4. Korkean lämpötilan, ikääntymisen, kosteuden ja korroosionkestävyys
---- Moottoritilat ovat ankarat: korkeat lämpötilat, kosteus, öljy ja tärinä. Si₃N₄:n hapettumisenkestävyys, lämpöiskunsietokyky ja sähköeristys pidentävät alustan käyttöikää 2–3 kertaa vaihtoehtoihin verrattuna, mikä vähentää takuuriskejä.
5. Optimaalinen kustannus-massatuotannon suorituskyky
----AlN on kallista, Al2O3 huonompi; Si₃N₄ tarjoaa oikean tasapainon suuren tehon, luotettavuuden ja kustannustehokkuuden välillä. Johtavat valmistajat, kuten BYD, CATL, Inovance ja StarPower, ottavat yhä enemmän käyttöön Si3N4-substraatteja mittakaavassa.
Johtopäätös
NEV:t vaativat suurta-tehoa, luotettavia, tärinää-kestäviä ja nopeasti-latautuvia-alustoja. Piinitridi tarjoaa korkean lämmönjohtavuuden, erinomaisen lujuuden, alhaisen lämpölaajenemisen, iskunkestävyyden ja pitkän käyttöiän -ratkaen Al₂O₃- ja AlN-rajoitukset, joten se on optimaalinen valinta autojen tehomoduuleille.
Toimialan näkymät
AMB-prosessoi Si₃N₄-substraatit ovat monimutkaisia ja kalliita, ja niiden juotosvaihtoehdot ovat rajalliset, mikä tekee tuotannosta haastavampaa kuin DBC:n tai DPC:n. Tällä hetkellä AMB Si₃N4:n maailmanlaajuiset markkinat ovat pienet. Kuitenkin, kun IGBT- ja SiC-laitteet suuntautuvat kohti suurempaa tehoa ja pienentämistä, Si3N4-substraattien kysynnän odotetaan kasvavan merkittävästi.
YCLaserilla, meidäntarkkuuskeraamiset laserleikkauskoneetvoi käsitellä tehokkaasti Si3N4-substraatteja, mikä mahdollistaa uusien NEV-tekniikoiden.Ota yhteyttämukauttaaksesi optimaalisen leikkausratkaisun sovelluksiisi.
