Modulele IGBT pentru vehicule cu energie nouă (NEV) se confruntă cu putere mare, vibrații intense, variații mari de temperatură și medii dure. Substraturile ceramice cu nitrură de siliciu (Si₃N₄) produse prin procesul AMB oferă conductivitate termică ridicată, rezistență termică scăzută, fiabilitate puternică și aderență excelentă a stratului de cupru. Aceste proprietăți abordează blocajele termice și de fiabilitate ale dispozitivelor SiC de mare-putere, făcând Si₃N₄ substratul preferat pentru ambalarea modulelor IGBT și SiC. Dincolo de industria auto, substraturile Si₃N₄ sunt promițătoare în industria aerospațială, cuptoare industriale, sisteme de tracțiune și electronice inteligente.
De ce nitrura de siliciu excelează pentru aplicațiile NEV
1. Conductivitate termică suficientă pentru dispozitive de-putere mare
----Si₃N₄: 80–120 W/(m·K) – îndeplinește pe deplin nevoile de răcire NEV IGBT
----Al₂O₃: 20–35 W/(m·K) – insuficient pentru modulele de mare putere
----AlN: 150–220 W/(m·K) – conductivitate excelentă, dar fragilă și costisitoare
Pentru densitățile de putere NEV, Si₃N₄ oferă un echilibru optim între performanță termică și cost.
2. Forță și tenacitate superioare
----Si₃N₄: rezistență la încovoiere 700–900 MPa, tenacitate excelentă
----Al₂O₃: 300–400 MPa, fragil
----AlN: 250–350 MPa, extrem de fragil
NEV-urile experimentează vibrații, lovituri, accelerație rapidă și șocuri de temperatură. Substraturile Si₃N₄ rezistă la fisurare și delaminare, asigurând fiabilitatea modulelor.
3. Expansiunea termică se potrivește cu chipurile de silicon
----Coeficientul de dilatare termică al Si₃N₄ se potrivește îndeaproape cu cel al chipurilor de siliciu și IGBT. În timpul încărcării rapide sau al conducerii la viteză mare, previne delaminarea lipirii sau ruperea firului cauzată de ciclul termic.
4. Rezistență la temperatură ridicată, îmbătrânire, umiditate și coroziune
---- Compartimentele motorului sunt dure: temperaturi ridicate, umiditate, ulei și vibrații. Rezistența la oxidare a Si₃N₄, toleranța la șoc termic și izolația electrică extind durata de viață a substratului de 2-3 ori față de alternativele, reducând riscurile de garanție.
5. Cost-performanță optimă pentru producția de masă
----AlN este costisitor, Al₂O₃ are performanţe slabe; Si₃N₄ oferă echilibrul potrivit între putere mare, fiabilitate și eficiență a costurilor. Producătorii de top precum BYD, CATL, Inovance și StarPower adoptă din ce în ce mai mult substraturi Si₃N₄ la scară.
Concluzie
NEV-urile necesită substraturi de-putere mare, fiabile, rezistente-la vibrații și cu-încărcare-rapidă. Nitrura de siliciu oferă conductivitate termică ridicată, rezistență superioară, expansiune termică scăzută, rezistență la impact și durată lungă de viață-rezolvând limitările Al₂O₃ și AlN, făcându-l alegerea optimă pentru modulele de putere auto.
Perspectivele industriei
Substraturile Si₃N₄ din proces AMB-sunt complexe și costisitoare, cu opțiuni limitate de lipire, ceea ce face producția mai dificilă decât DBC sau DPC. În prezent, piața globală AMB Si₃N₄ este mică. Cu toate acestea, deoarece dispozitivele IGBT și SiC au tendința de a crește puterea și miniaturizarea, cererea de substraturi Si₃N₄ este de așteptat să crească semnificativ.
La YCLaser, nostrumașini de tăiat cu laser ceramice de preciziepoate procesa eficient substraturile Si₃N₄, împuternicind tehnologiile NEV emergente.Contactaţi-nepentru a personaliza soluția optimă de tăiere pentru aplicațiile dvs.
