Placas de nitruro de silicio

Las placas de nitruro de silicio semicorex son sustratos de cerámica de alto rendimiento diseñados para realizar la rigurosa carga de la electrónica de potencia, que ofrecen una larga vida útil y un alto rendimiento térmico, a medida que la tecnología se vuelve más pequeña y más exigente.Nitruro de silicioLos sustratos están logrando popularidad debido a una combinación única de resistencia mecánica, resistencia a la fractura y conductividad térmica, lo que los convierte en una opción de sustrato atractiva en la alta conducción, los módulos de potencia de alto rendimiento, donde los materiales convencionales, como la alúmina (al₂o₃) o el nitruro de aluminio (ALN), ya no pueden cumplir con las expectativas de requisitos.

La alta resistencia a la fractura (K₁) proporciona propiedades de cerámica de nitruro de silicio que otros materiales de sustrato no tienen. Estas placas tienen una alta resistencia al daño de grietas y fallas causadas por el ciclo térmico o la carga cíclica. Esto significa que una placa de nitruro de silicio acomodará un nivel significativo de estrés mecánico y térmico, sin daños, lo que aumenta la confiabilidad del sistema. El resultado de la alta resistencia a la flexión es la sección transversal más delgada de las placas de nitruro de silicio; Por lo tanto, pueden pesar menos y ocupar menos espacio mientras se realizan con la misma capacidad. En términos de rendimiento térmico, las placas de nitruro de silicio actúan de manera similar a ALN con disipación de calor rápido en las condiciones de rendimiento más extremas.

A medida que las demandas de rendimiento siguen progresando, especialmente con respecto a los vehículos eléctricos eléctricos e híbridos (XEV), los materiales cerámicos tradicionales están llegando a sus limitaciones. En los casos en que la temperatura de la unión de chip aumenta de 150 ° C a 200 ° C, las pérdidas de cambio pueden disminuir en más del 10 %, lo que aumenta la eficiencia del sistema. Esta ventaja térmica viene con una mayor demanda de que la confiabilidad térmica y mecánica de los materiales de sustrato pueda soportar, y las propiedades estructurales de las placas de nitruro de silicio se destacan en estas regiones.

La tolerancia al choque térmico es otra ventaja importante de las placas Si₃n₄. La tolerancia a los cambios rápidos de temperatura pone las placas Si₃n₄ en una posición ideal para aplicaciones de choque térmico donde tiene lugar el ciclo de energía múltiple. Los módulos de densidad de alta potencia encenden continuamente los dispositivos de encendido y apagado tienen un choque térmico para extender las vidas y minimizar los esfuerzos de mantenimiento.

La transición hacia técnicas de empaque avanzadas, como conjuntos sin soldadura y módulos sin enlaces, es otra consideración para exigentes expectativas de sustrato. Estas técnicas enfatizan una mejor eficiencia eléctrica y robustez mecánica, pero por lo tanto, aumentan las demandas de la temperatura del ensamblaje y la tolerancia al estrés en el sustrato. Las placas de nitruro de silicio pueden cumplir con este requisito.

Además de los beneficios mecánicos y térmicos, los sustratos de nitruro de silicio son aislantes eléctricos superiores, manteniendo una alta resistencia dieléctrica incluso a temperaturas elevadas. Esto garantiza la operación segura y confiable en aplicaciones de alto voltaje críticas para el desarrollo de la electrónica de energía en aplicaciones de energía automotriz, industrial y renovable.

Las aplicaciones de las placas de nitruro de silicio no se detienen con vehículos eléctricos, también se utilizan en unidades de motor industrial, convertidores de energía eólica, tracción ferroviaria, módulos de energía aeroespacial y electrónica de consumo de alta gama donde sea un sustrato estable, térmal y eléctrico aislante.

En los inversores de vehículos eléctricos, por ejemplo, la temperatura de la unión alta significa que los diseñadores pueden minimizar sus requisitos de enfriamiento, lo que resulta en pesos más livianos y la máxima eficiencia del sistema, mientras que en los convertidores de turbinas eólicas, la estabilidad térmica relativa y la confiabilidad mecánica del nitruro de silicio ayudan a mantener el rendimiento confiable en el peor de las condiciones ambientales.

El nitruro de silicio es un salto importante en la tecnología de sustrato moderna sobre la alúmina o el nitruro de aluminio, lo que permite diseños más delgados y más ligeros, y ofrece una dureza y confiabilidad mejoradas en comparación con el pasado, lo que permite a los ingenieros desarrollar la próxima generación de módulos de potencia de alto rendimiento con confianza.