Moduly IGBT nových energetických vozidel (NEV) čelí vysokému výkonu, intenzivním vibracím, širokým teplotním výkyvům a drsnému prostředí. Keramické substráty z nitridu křemíku (Si₃N4) vyrobené procesem AMB nabízejí vysokou tepelnou vodivost, nízký tepelný odpor, vysokou spolehlivost a vynikající přilnavost měděné vrstvy. Tyto vlastnosti řeší problémová místa v oblasti tepla a spolehlivosti vysokovýkonných SiC zařízení, díky čemuž je Si₃N₄ preferovaným substrátem pro balení modulů IGBT a SiC. Kromě automobilového průmyslu jsou substráty Si3N4 slibné v letectví, průmyslových pecích, trakčních systémech a chytré elektronice.
Proč nitrid křemíku exceluje pro aplikace NEV
1. Dostatečná tepelná vodivost pro vysoce-výkonová zařízení
----Si₃N₄: 80–120 W/(m·K) – plně vyhovuje potřebám chlazení NEV IGBT
----Al₂O₃: 20–35 W/(m·K) – nedostatečné pro moduly s vysokým výkonem
----AlN: 150–220 W/(m·K) – vynikající vodivost, ale křehký a drahý
Pro výkonové hustoty NEV nabízí Si₃N₄ optimální rovnováhu tepelného výkonu a nákladů.
2. Vynikající pevnost a houževnatost
----Si₃N₄: pevnost v ohybu 700–900 MPa, vynikající houževnatost
----Al₂O3: 300–400 MPa, křehký
----AlN: 250–350 MPa, extrémně křehký
NEV jsou vystaveny vibracím, nárazům, prudkému zrychlení a teplotním šokům. Substráty Si₃N₄ odolávají praskání a delaminaci, což zajišťuje spolehlivost modulu.
3. Tepelná roztažnost odpovídá silikonovým čipům
- --- Koeficient tepelné roztažnosti Si₃N₄ se těsně shoduje s koeficientem křemíku a čipů IGBT. Během rychlého nabíjení nebo vysokorychlostní jízdy zabraňuje delaminaci pájky nebo zlomení drátu způsobeného tepelným cyklem.
4. Vysoká teplota, stárnutí, vlhkost a odolnost proti korozi
---- Prostory motoru jsou drsné: vysoké teploty, vlhkost, olej a vibrace. Odolnost proti oxidaci Si₃N₄, odolnost proti tepelným šokům a elektrická izolace prodlužují životnost substrátu 2–3krát oproti alternativám, čímž snižují záruční rizika.
5. Optimální cena-výkon pro hromadnou výrobu
----AlN je nákladný, Al203 má horší výsledky; Si₃N₄ nabízí správnou rovnováhu vysokého výkonu, spolehlivosti a nákladové efektivity. Přední výrobci jako BYD, CATL, Inovance a StarPower stále více přijímají substráty Si₃N₄ ve velkém měřítku.
Závěr
NEV vyžadují vysoký-výkon, spolehlivé, vibracím-odolné a rychle{2}}nabíjecí-substráty. Nitrid křemíku poskytuje vysokou tepelnou vodivost, vynikající pevnost, nízkou tepelnou roztažnost, odolnost proti nárazu a dlouhou životnost-, čímž řeší omezení Al₂O₃ a AlN, takže je optimální volbou pro automobilové výkonové moduly.
Průmyslový výhled
Substráty Si₃N₄ s procesem AMB{0}} jsou složité a nákladné, s omezenými možnostmi pájení, takže výroba je náročnější než DBC nebo DPC. V současné době je globální trh AMB Si₃N₄ malý. Nicméně, jak IGBT a SiC zařízení směřují k vyššímu výkonu a miniaturizaci, očekává se, že poptávka po Si3N4 substrátech výrazně poroste.
Ve společnosti YCLaser, našepřesné keramické laserové řezací strojedokáže efektivně zpracovávat Si₃N₄ substráty, čímž podporuje vznikající technologie NEV.Kontaktujte náspřizpůsobení optimálního řešení řezání pro vaše aplikace.
