IGBT модулите за нови енергийни превозни средства (NEV) са изправени пред висока мощност, интензивни вибрации, големи температурни колебания и тежки среди. Керамичните субстрати от силициев нитрид (Si₃N₄), произведени чрез процеса AMB, предлагат висока топлопроводимост, ниско термично съпротивление, силна надеждност и отлична адхезия на медния слой. Тези свойства се справят с пречките, свързани с топлинната ефективност и надеждността на високо-мощните SiC устройства, което прави Si₃N₄ предпочитания субстрат за IGBT и SiC модулни опаковки. Отвъд автомобилостроенето, Si₃N₄ субстратите са обещаващи в космическата промишленост, промишлени пещи, тягови системи и интелигентна електроника.
Защо силициевият нитрид е отличен за NEV приложения
1. Достатъчна топлопроводимост за устройства с висока-мощност
----Si₃N₄: 80–120 W/(m·K) – напълно отговаря на нуждите от охлаждане на NEV IGBT
----Al₂O₃: 20–35 W/(m·K) – недостатъчно за модули с висока мощност
----AlN: 150–220 W/(m·K) – отлична проводимост, но чуплива и скъпа
За NEV плътности на мощността, Si₃N₄ предлага оптимален баланс между топлинни характеристики и цена.
2. Превъзходна здравина и издръжливост
----Si₃N₄: якост на огъване 700–900 MPa, отлична якост
----Al₂O₃: 300–400 MPa, крехък
----AlN: 250–350 MPa, изключително крехък
NEV изпитват вибрации, неравности, бързо ускорение и температурни шокове. Si₃N₄ субстратите са устойчиви на напукване и разслояване, гарантирайки надеждността на модула.
3. Термичното разширение съответства на силиконовите чипове
----Коефициентът на термично разширение на Si₃N₄ съвпада много с този на силициевите и IGBT чиповете. По време на бързо зареждане или високоскоростно шофиране, той предотвратява разслояване на спойка или счупване на проводник, причинено от термични цикли.
4. Устойчивост на висока температура, стареене, влага и корозия
----Отсеците на двигателя са тежки: високи температури, влага, масло и вибрации. Устойчивостта на Si₃N₄ на окисление, устойчивостта на термичен шок и електрическата изолация удължават живота на субстрата 2–3 пъти в сравнение с алтернативите, намалявайки гаранционните рискове.
5. Оптимална цена-производителност за масово производство
----AlN е скъп, Al2O3 е по-лош; Si₃N₄ предлага точния баланс между висока мощност, надеждност и ефективност на разходите. Водещи производители като BYD, CATL, Inovance и StarPower все повече приемат Si₃N₄ субстрати в мащаб.
Заключение
NEV изискват високо{0}}мощни, надеждни,-устойчиви на вибрации и бързо{2}}зареждащи-субстрати. Силициевият нитрид осигурява висока топлопроводимост, превъзходна здравина, ниско термично разширение, устойчивост на удар и дълъг живот-, решавайки ограниченията на Al₂O₃ и AlN, което го прави оптималният избор за автомобилни захранващи модули.
Прогноза за индустрията
AMB-процесните Si₃N₄ субстрати са сложни и скъпи, с ограничени възможности за запояване, което прави производството по-предизвикателно от DBC или DPC. В момента глобалният пазар на AMB Si₃N₄ е малък. Въпреки това, тъй като IGBT и SiC устройствата се стремят към по-висока мощност и миниатюризация, търсенето на Si₃N₄ субстрати се очаква да нарасне значително.
В YCLaser, нашиятпрецизни машини за лазерно рязане на керамикаможе ефективно да обработва Si₃N₄ субстрати, давайки възможност на нововъзникващите NEV технологии.Свържете се с насза персонализиране на оптималното решение за рязане за вашите приложения.
