Aliuminio nitrido variu padengto substrato metalizavimo procesų, skirtų IGBT moduliams, palyginimas
Apr 07, 2026
Palik žinutę
Šiuolaikinėse galios elektronikos technologijose IGBT moduliai, kaip pagrindiniai maitinimo įrenginiai, labai priklauso nuo pakavimo medžiagų ir konstrukcinio dizaino, kad būtų užtikrintas našumas ir patikimumas. Tarp jų, variu -dengtas keraminis substratas, kuris yra esminis šilumos išsklaidymo ir elektros jungties nešiklis, tiesiogiai veikia modulio stabilumą esant aukštai įtampai, stipriai srovei ir sudėtingoms šiluminio ciklo aplinkoms per jo metalizavimo procesą. Todėl sisteminga aliuminio nitrido (AlN) keramikos substratų metalizacijos technologijos ir patikimumo analizė yra labai svarbi inžinerijai, siekiant pagerinti bendrą galios įrenginių veikimą.
Žvelgiant iš medžiagų pasirinkimo perspektyvos, įprasti keraminių substratų tipai yra Al2O3, AlN, Si3N4 ir SiC. Nors Al₂O₃ yra maža-kaina ir turi brandžią apdorojimo technologiją, dėl riboto šilumos laidumo sunku įvykdyti didelius galios tankio reikalavimus. Si₃N4 pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, tačiau jo taikymą riboja gamybos technologija ir kaina. Nors SiC pasižymi dideliu šilumos laidumu, jo dielektrinės savybės ir apdorojimo sunkumai riboja plataus masto -naudojimą. Priešingai, AlN keramika palaipsniui tapo pagrindiniu pasirinkimu dėl savo didelio šilumos laidumo, puikių izoliacinių savybių ir gero šiluminio plėtimosi derinimo su puslaidininkinėmis medžiagomis, o jų taikymo vertė metalizuotose keramikos sistemose ir toliau didėja.
Pirma, analizuojant sąsajų sujungimo mechanizmą, TFC procesas priklauso nuo stiklo fazės minkštinimo, kad būtų pasiektas mechaninis blokavimas ir drėkinamasis sujungimas naudojant ekrano{0}}spausdintą vario pastą ir sukepinimą aukštoje{1}}temperatūroje; DPC procesas visų pirma priklauso nuo fizinio sukibimo purškiant Ti/Cu ploną sluoksnį ir galvanizuojant sutirštinti; DBC procese pasiekiamas metalurginis ryšys, reaguojant Cu2O ir Al2O3 aukštoje temperatūroje, kad susidarytų eutektinė struktūra; o AMB procesas žymiai padidina sukibimo stiprumą, sudarant TiN ir kitus reaktyvius sluoksnius sąsajoje, naudojant Ti-turintį aktyvųjį lydmetalą. Šis metalizavimo keramikos mechanizmo skirtumas yra pagrindinė skirtingų procesų veikimo diferenciacijos priežastis.
Kalbant apie nulupimo stiprumą, AMB procesas veikia geriausiai, o sąsajos sukibimo stiprumas siekia 25 MPa, žymiai didesnis nei DBC, TFC ir DPC procesų. Tai rodo, kad keramikos{2}}su metalo sujungimo sistemose aktyvių elementų, skatinančių sąsajų reakcijas, įvedimas yra svarbus būdas pagerinti sukibimo efektyvumą. Priešingai, DPC procesas, neturintis veiksmingo metalurginio surišimo sluoksnio, turi santykinai mažą sukibimą, o tai riboja jo taikymą didelio{5}}įtempimo aplinkoje.
Tolesnė analizė iš šiluminio ciklo patikimumo perspektyvos atskleidė reikšmingus skirtumus tarp įvairių substratų šiluminio šoko sąlygomis nuo -55 laipsnių iki 150 laipsnių. DPC substratai patyrė sąsajos sluoksniuotumą esant santykinai mažam ciklų skaičiui, o TFC ir DBC substratai parodė skirtingą stiprumo skilimo laipsnį ir mikroįtrūkimus po vidutinio ciklo skaičiavimo. Priešingai, AMB substratas išlaikė stabilų veikimą po 1500 ciklų, visų pirma dėl jo lankstaus pereinamojo sluoksnio sąsajoje, efektyviai sumažinančio įtempių koncentraciją, kurią sukelia šiluminio plėtimosi neatitikimas. Ši charakteristika yra svarbi pamatinė vertė didelio stiprumo metalizuotų keramikos komponentų projektavimui.
Galios ciklo bandymai dar labiau padidino skirtingų procesų veikimo skirtumus. Dviračių sąlygomis iki 1200A/3.3kV AMB substratas galėtų stabiliai veikti daugiau nei 70 000 ciklų, išlaikydamas patikimą santykinę šiluminę varžą. DBC substratas pradėjo irti po maždaug 40 000 ciklų, o TFC ir DPC substratai sugedo dar ankstesniame etape. Tai rodo, kad naudojant metalizuotus keraminius galios puslaidininkių korpusus, sąsajos struktūros stabilumas ir šiluminės įtampos buferio galimybė yra pagrindiniai veiksniai, lemiantys eksploatavimo trukmę.
Žvelgiant iš inžinerinio pritaikymo perspektyvos, AlN substratų metalizavimas ne tik veikia elektrinį našumą, bet ir tiesiogiai susijęs su ilgalaikiu -pakavimo struktūros patikimumu. Ypač tokiose srityse kaip naujos energijos transporto priemonės, geležinkelių transportas ir išmanieji tinklai, tikslios metalizuotos keramikos ir metalizuotos keramikos, skirtos elektros komponentams, paklausa ir toliau auga, todėl keliami didesni procesų nuoseklumo ir patikimumo reikalavimai.
Be to, nors tiksliai metalizuoto aliuminio oksido keramikos komponentai ir metalizuota aliuminio oksido keramika vis dar užima tam tikrą rinkos dalį didelio-tikslumo taikymo srityse, bendri AlN substratų našumo pranašumai yra ryškesni didelės galios scenarijuose. Kartu su tikslaus aliuminio oksido keramikos dalių apdirbimo technologija gali būti tenkinami sudėtingi konstrukciniai projektai ir aukšti -tikslūs pakavimo reikalavimai, taip dar labiau išplečiant keraminių metalizavimo medžiagų taikymo ribas.
Apskritai, skirtingi aliuminio oksido arba aliuminio nitrido keramikos metalizacijos procesai turi reikšmingų sąsajos struktūros, sukibimo stiprumo ir terminio ciklo savybių skirtumų. Be to, AMB procesas, pasižymintis puikiu metalurginiu surišimo mechanizmu ir įtempių buferio savybėmis, rodo aiškų pranašumą naudojant didelio-patikimumo programas. Ateityje, energijos įtaisams tobulėjant link didesnio srovės tankio ir sudėtingesnių eksploatavimo sąlygų, metalizuotos keramikos ir susijusių procesų optimizavimas išliks svarbia tyrimų kryptimi.
susisiekite su mumis
Jei vertinateAliuminio oksido metalizuota keramikaDėl klijavimo sprendimų arba pagalbos dėl didelio{0}}patikimo pakavimo medžiagų susisiekite su mumis. Mes suteiksime jums profesionalias technines konsultacijas ir pritaikymo sprendimus.
Siųsti užklausą