Plăcile cu nitru de siliciu

Plăcile de nitrură de siliciu semicorex sunt substraturi ceramice de înaltă performanță concepute pentru a efectua sarcina riguroasă a electronicelor de putere, care oferă durată de viață lungă și performanță termică ridicată, deoarece tehnologia devine mai mică și mai solicitantă.Nitru de siliciuSubstraturile obțin popularitate datorită unei combinații unice de rezistență mecanică, rezistență la fractură și conductivitate termică, ceea ce le face o opțiune de substrat atractivă în module de putere de înaltă performanță, de înaltă performanță, în care materialele convenționale, cum ar fi alumina (al₂o₃) sau nitrură de aluminiu (ALN), nu mai pot îndeplini așteptările cerințelor.

Durerea ridicată a fracturii (K₁) oferă proprietăți de ceramică cu nitruri de siliciu pe care alte materiale de substrat nu le au. Aceste plăci au o rezistență ridicată la fisurare și deteriorarea defecțiunilor cauzate de ciclismul termic sau de sarcina ciclică. Aceasta înseamnă că o placă de nitrură de siliciu va găzdui un nivel semnificativ de stres mecanic și termic, fără deteriorare, ceea ce crește fiabilitatea sistemului. Un rezultat din rezistența ridicată la îndoire este secțiunea mai subțire a plăcilor de nitrură de siliciu; Prin urmare, pot cântări mai puțin și pot ocupa mai puțin spațiu în timp ce efectuează aceeași capacitate. În ceea ce privește performanța termică, plăcile de nitrură de siliciu acționează în mod similar cu ALN cu disiparea rapidă a căldurii în cele mai extreme condiții de performanță.

Pe măsură ce cerințele de performanță continuă să progreseze, în special în ceea ce privește vehiculele electrice electrice și hibride (XEV), materialele ceramice tradiționale se apropie de limitările lor. În cazurile în care temperatura de joncțiune a cipului crește de la 150 ° C la 200 ° C, pierderile de comutare pot scădea cu mai mult de 10 %, ceea ce crește eficiența sistemului. Acest avantaj termic vine cu o cerere mai mare pe care o poate rezista la fiabilitatea termică și mecanică a materialelor de substrat, iar proprietățile structurale ale plăcilor de nitrură de siliciu excelează în aceste regiuni.

Toleranța la șoc termic este un alt avantaj major al plăcilor Si₃n₄. Toleranța la schimbările rapide de temperatură pune plăcile Si₃n₄ într -o poziție ideală pentru aplicații de șoc termic unde are loc ciclism multiplu de putere. Modulele de densitate de mare putere de comutare a dispozitivelor de pornire și oprire continuă au încărcat termic de șoc pentru a prelungi durata de viață și a minimiza eforturile de întreținere.

Tranziția către tehnici avansate de ambalare, cum ar fi ansamblurile fără lipire și modulele fără legătură cu fir este o altă considerație pentru a solicita așteptările substratului. Aceste tehnici subliniază eficiența electrică îmbunătățită și robustetea mecanică, dar astfel cererea crescută de temperatură a asamblării și toleranța la stres asupra substratului. Plăcile de nitrură de siliciu pot îndeplini această cerință.

În afară de beneficiile mecanice și termice, substraturile de nitrură de siliciu sunt izolatoare electrice superioare, menținând o rezistență dielectrică ridicată chiar și la temperaturi ridicate. Acest lucru asigură funcționarea sigură și fiabilă în aplicații de înaltă tensiune critice pentru dezvoltarea electronicelor electrice în aplicații auto, industriale și energetice regenerabile.

Aplicațiile plăcilor de nitrură de siliciu nu se opresc cu vehicule electrice, acestea sunt utilizate și în unități de motor industriale, convertoare de energie eoliană, tracțiune feroviară, module de energie aerospațială și electronice de consum de înaltă calitate, oriunde este necesar un substrat stabil, conductiv termic și izolant electric.

În invertoarele de vehicule electrice, de exemplu, temperatura ridicată a joncțiunii înseamnă că proiectanții își pot minimiza cerințele de răcire, ceea ce duce la greutăți mai ușoare și eficiență maximă a sistemului, în timp ce în convertoarele de turbină eoliană, stabilitatea termică relativă și fiabilitatea mecanică a nitrurului de siliciu ajută la susținerea performanței fiabile în cele mai grave condiții de mediu.

Nitrura de siliciu este un salt major în tehnologia modernă a substratului peste alumină sau nitrură de aluminiu, permițând proiecte mai subțiri și mai ușoare și oferind o duritate și o fiabilitate îmbunătățite în comparație cu trecutul, permițând inginerilor să dezvolte următoarea generație de module electrice performante cu încredere.