Placas de nitreto de silício

As placas de nitreto de silício semicorex são substratos cerâmicos de alto desempenho projetados para realizar a carga rigorosa da eletrônica de energia, que oferece vida útil longa e desempenho térmico de alto desempenho, à medida que a tecnologia se torna menor e mais exigente.Nitreto de silícioOs substratos estão alcançando a popularidade devido a uma combinação única de resistência mecânica, resistência à fratura e condutividade térmica, tornando-os uma opção atraente de substrato em módulos de alta confiabilidade e poder de alto desempenho, onde materiais convencionais, como alumina (Al₂o₃) ou nitreto de alumínio (ALN), não podem mais expectativas para atender.

A alta resistência à fratura (K₁) fornece propriedades de cerâmica de nitreto de silício que outros materiais de substrato não possuem. Essas placas têm uma alta resistência ao dano de rachaduras e falhas causadas por ciclagem térmica ou carga cíclica. Isso significa que uma placa de nitreto de silício acomodará um nível significativo de tensão mecânica e térmica, sem danos, o que aumenta a confiabilidade do sistema. Resultado da alta resistência à flexão é a seção transversal mais fina de placas de nitreto de silício; Portanto, eles podem pesar menos e ocupar menos espaço enquanto se apresentam na mesma capacidade. Em termos de desempenho térmico, as placas de nitreto de silício atuam de maneira semelhante ao ALN com rápida dissipação de calor nas condições de desempenho mais extremas.

À medida que as demandas de desempenho continuam progredindo, especialmente em relação a veículos elétricos elétricos e híbridos (XEVs), os materiais de cerâmica tradicionais estão se aproximando de suas limitações. Nos casos em que a temperatura da junção do chip aumenta de 150 ° C a 200 ° C, as perdas de comutação podem diminuir em mais de 10 %, o que aumenta a eficiência do sistema. Essa vantagem térmica vem com uma demanda maior que a confiabilidade térmica e mecânica dos materiais de substrato pode suportar e as propriedades estruturais das placas de nitreto de silício se destacam nessas regiões.

A tolerância ao choque térmico é outra grande vantagem das placas de Si₃n₄. A tolerância a mudanças rápidas de temperatura coloca as placas de Si₃n₄ em uma posição ideal para aplicações de choque térmico, onde ocorre o ciclo de energia múltipla. Os módulos de densidade de alta potência que ligam e desligam continuamente os dispositivos de ativação foram carregados termicamente de choque para prolongar a vida útil e minimizar os esforços de manutenção.

A transição para técnicas avançadas de embalagem, como conjuntos sem solda e módulos sem ligação, é outra consideração por exigir expectativas de substrato. Essas técnicas enfatizam a melhor eficiência elétrica e a robustez mecânica, mas assim aumentou as demandas da temperatura da montagem e da tolerância ao estresse no substrato. As placas de nitreto de silício podem atender a esse requisito.

Além dos benefícios mecânicos e térmicos, os substratos de nitreto de silício são isoladores elétricos superiores, mantendo uma alta resistência dielétrica, mesmo em temperaturas elevadas. Isso garante a operação segura e confiável em aplicações de alta tensão críticas para o desenvolvimento de eletrônicos de energia em aplicações de energia automotiva, industrial e renovável.

As aplicações de placas de nitreto de silício não param com veículos elétricos, eles também são usados ​​em acionamentos motores industriais, conversores de energia eólica, tração ferroviária, módulos de energia aeroespacial e eletrônicos de consumo de ponta, onde quer que seja necessário um substrato estável, térmico condutor e isolante eletricamente.

Nos inversores de veículos elétricos, por exemplo, a alta temperatura da junção significa que os designers podem minimizar seus requisitos de resfriamento, resultando em pesos mais leves e eficiência máxima do sistema, enquanto nos conversores de turbinas eólicas, a estabilidade térmica relativa e a confiabilidade mecânica do nitreto de silício ajudam a sustentar o desempenho confiável nas piores condições ambientais.

O nitreto de silício é um grande salto na tecnologia moderna de substrato sobre alumina ou nitreto de alumínio, permitindo projetos mais finos e mais leves e oferecendo melhoridade e confiabilidade aprimoradas quando comparadas ao passado, permitindo que os engenheiros desenvolvam a próxima geração de módulos de energia de alta desempenho com confiança.