Foglio di ceramica

in alluminain nitruro di silicionitruro di alluminio

Nel sistema di azionamento elettrico (motor driver/Inverter) dei veicoli a nuova energia, il modulo di potenza IGBT o modulo a semiconduttore di potenza è il componente principale. Sono responsabili della conversione della corrente continua (DC) proveniente dalla batteria in corrente alternata (AC) per l'azionamento del motore, sopportando al contempo correnti elevate, tensioni elevate e frequenti cicli termici. I substrati ceramici in nitruro di silicio (Si3N4), grazie all'elevata stabilità termica, all'alta resistenza meccanica e alle eccellenti proprietà di isolamento elettrico, sono diventati un materiale di base indispensabile per questi moduli di potenza. Di solito viene utilizzato come supporto interno e substrato di dissipazione del calore all'interno del modulo, supportando direttamente i chip IGBT o diodi e combinandosi con i conduttori di rame o gli strati di metallizzazione nell'imballaggio del modulo per formare una struttura centrale "isolata e altamente conduttiva", assicurando così il funzionamento stabile del sistema di azionamento elettrico in condizioni di alta densità di potenza e ambienti difficili.Funzione e ruolo:Dissipazione del calore: Quando il modulo di potenza è in funzione, genera una grande quantità di calore. Il substrato in nitruro di silicio conduce rapidamente il calore al dissipatore di calore o al sistema di raffreddamento grazie alla sua elevata conducibilità termica, evitando il surriscaldamento del chip e migliorando la stabilità del modulo. La conducibilità termica del nitruro di silicio (80-90 W/(m-K)) non è la più elevata, ma la sua combinazione unica di alta conducibilità termica e alta resistenza meccanica lo rende ideale per le intense variazioni di temperatura e per gli ambienti soggetti a forti vibrazioni.Isolamento elettrico: I chip IGBT all'interno del modulo di potenza devono essere isolati elettricamente dalla struttura metallica esterna, garantendo al contempo la conduzione del calore. Il substrato in nitruro di silicio ha elevate proprietà di isolamento elettrico e una moderata conducibilità termica, soddisfacendo il requisito di "isolamento termico-conduttivo" di questo progetto. Questo assicura che la tensione di lavoro, che può raggiungere diverse centinaia o addirittura migliaia di volt, sia saldamente contenuta all'interno del modulo, isolata dall'involucro a terra e dal sistema di raffreddamento, garantendo così la sicurezza di base del sistema.Supporto strutturale: I chip interni, i pad e gli strati metallici del modulo di potenza devono essere supportati in modo stabile. Il substrato in nitruro di silicio offre un'elevata resistenza meccanica e alle sollecitazioni termiche, evitando che il modulo si deformi o si incrini in caso di cicli termici ad alta temperatura. La sua resistenza alla flessione e la sua tenacità alla frattura sono più del doppio di quelle del nitruro di alluminio, garantendo la stabilità a lungo termine della struttura fisica: Il veicolo elettrico è sottoposto a frequenti operazioni di avviamento e frenata e il modulo di potenza deve sopportare un gran numero di cicli termici. I substrati in nitruro di silicio hanno un'eccellente stabilità agli shock termici, che può migliorare significativamente la durata del modulo e l'affidabilità complessiva del veicolo. I moduli di potenza che utilizzano substrati in nitruro di silicio possono raggiungere una durata dei cicli termici di circa un ordine di grandezza superiore a quella dei substrati tradizionali in allumina o nitruro di alluminio.Forme di applicazione:Substrato di Si₃N₄ metallizzato: La superficie del substrato di nitruro di silicio deve essere sottoposta a un trattamento di metallizzazione (come il metodo tradizionale Mo/Mn o l'attuale tecnologia mainstream di brasatura dei metalli attivi/AMB) per formare circuiti metallici utilizzabili per la saldatura e il collegamento elettrico. La tecnologia AMB, con la sua maggiore resistenza all'incollaggio dello strato di rame e l'eccellente conducibilità termica, è diventata la soluzione preferita per soddisfare i severi requisiti dei moduli di potenza di tipo automobilistico, che richiedono un'elevata densità di potenza, una lunga durata e un'alta affidabilità: Nel sistema di trazione elettrica dei veicoli a nuova energia, il substrato di nitruro di silicio, che funge da supporto centrale per l'isolamento, la dissipazione del calore e il sostegno strutturale in un modo "tre in uno", è incapsulato direttamente nel modulo di potenza dell'inverter principale. Fissa il chip di potenza verso l'alto e verso il basso ed è strettamente accoppiato al sistema di dissipazione del calore di raffreddamento a liquido del modulo attraverso materiali termoconduttivi, ottenendo un'efficiente conduzione del calore del chip. Questo design garantisce una potenza di uscita stabile e prestazioni affidabili a lungo termine anche in caso di cicli termici intensi.Caractéristiques / Spécifications techniques :Material: Nitruro di silicio (Si₃N₄) ceramicoConduttività termica: 80-90 W/(m-K)Elevata resistenza meccanica e tenacità alla frattura (più del doppio rispetto al nitruro di alluminio)Eccellenti proprietà di isolamento elettricoElevata resistenza agli shock termici e ai cicliApplicazione: Supporto interno e substrato di dissipazione del calore per moduli IGBT/semiconduttori di potenza nei sistemi di trazione elettrica dei veicoli a nuova energia Opzioni di metallizzazione: Metodo Mo/Mn, brasatura attiva dei metalli (AMB)Integrazione diretta con moduli di potenza EV e sistemi di raffreddamento a liquido