Moduły IGBT nowych pojazdów energetycznych (NEV) są narażone na wysoką moc, intensywne wibracje, duże wahania temperatury i trudne warunki. Podłoża ceramiczne z azotku krzemu (Si₃N₄) produkowane w procesie AMB charakteryzują się wysoką przewodnością cieplną, niską odpornością termiczną, dużą niezawodnością i doskonałą przyczepnością warstwy miedzi. Te właściwości eliminują wąskie gardła związane z temperaturą i niezawodnością urządzeń SiC-o dużej mocy, czyniąc Si₃N₄ preferowanym podłożem do pakowania modułów IGBT i SiC. Poza motoryzacją podłoża Si₃N₄ są obiecujące w przemyśle lotniczym, piecach przemysłowych, systemach trakcyjnych i inteligentnej elektronice.
Dlaczego azotek krzemu doskonale nadaje się do zastosowań NEV
1. Wystarczająca przewodność cieplna dla urządzeń-o dużej mocy
----Si₃N₄: 80–120 W/(m·K) – w pełni spełnia potrzeby chłodzenia NEV IGBT
----Al₂O₃: 20–35 W/(m·K) – niewystarczające dla modułów dużej mocy
----AlN: 150–220 W/(m·K) – doskonała przewodność, ale krucha i kosztowna
W przypadku gęstości mocy NEV Si₃N₄ zapewnia optymalną równowagę wydajności cieplnej i kosztów.
2. Doskonała siła i wytrzymałość
----Si₃N₄: wytrzymałość na zginanie 700–900 MPa, doskonała udarność
----Al₂O₃: 300–400 MPa, kruchy
----AlN: 250–350 MPa, wyjątkowo kruchy
Pojazdy NEV doświadczają wibracji, nierówności, szybkiego przyspieszania i szoków temperaturowych. Podłoża Si₃N₄ są odporne na pękanie i rozwarstwianie, zapewniając niezawodność modułu.
3. Rozszerzalność cieplna odpowiada chipom krzemowym
----Współczynnik rozszerzalności cieplnej Si₃N₄ jest bardzo zbliżony do współczynnika rozszerzalności cieplnej krzemu i układów IGBT. Podczas szybkiego ładowania lub jazdy z dużą prędkością zapobiega rozwarstwianiu się lutu lub pękaniu przewodów spowodowanemu cyklami termicznymi.
4. Odporność na wysoką temperaturę, starzenie, wilgoć i korozję
---- Przedziały silnika są trudne: wysokie temperatury, wilgoć, olej i wibracje. Odporność Si₃N₄ na utlenianie, tolerancja na szok termiczny i izolacja elektryczna wydłużają żywotność podłoża 2–3 razy w porównaniu z alternatywami, zmniejszając ryzyko gwarancyjne.
5. Optymalny koszt-wydajność w przypadku produkcji masowej
----AlN jest kosztowny, Al₂O₃ ma gorsze wyniki; Si₃N₄ oferuje właściwą równowagę pomiędzy wysoką mocą, niezawodnością i efektywnością kosztową. Wiodący producenci, tacy jak BYD, CATL, Inovance i StarPower, coraz częściej wdrażają podłoża Si₃N₄ na dużą skalę.
Wniosek
Pojazdy NEV wymagają podłoża o-mocy, niezawodności,-odporności na wibracje i szybkiego-ładowania-. Azotek krzemu zapewnia wysoką przewodność cieplną, doskonałą wytrzymałość, niską rozszerzalność cieplną, odporność na uderzenia i długą żywotność,-eliminując ograniczenia Al₂O₃ i AlN, co czyni go optymalnym wyborem dla samochodowych modułów mocy.
Perspektywy branży
Podłoża Si₃N₄ z procesu AMB-są złożone i kosztowne, a opcje lutowania są ograniczone, co sprawia, że produkcja jest trudniejsza niż w przypadku DBC czy DPC. Obecnie światowy rynek AMB Si₃N₄ jest niewielki. Jednakże, w miarę jak urządzenia IGBT i SiC zmierzają w kierunku większej mocy i miniaturyzacji, oczekuje się, że popyt na substraty Si₃N₄ znacznie wzrośnie.
W YCLaser, naszprecyzyjne maszyny do cięcia laserowego ceramikimoże wydajnie przetwarzać substraty Si₃N₄, wzmacniając pojawiające się technologie NEV.Skontaktuj się z namiaby dostosować optymalne rozwiązanie cięcia do swoich zastosowań.
