Hoja de de cerámica

de alúminade nitruro de silicionitruro de aluminio

En el sistema de accionamiento eléctrico (motor driver/Inverter) de los vehículos de nueva energía, el módulo de potencia IGBT o módulo semiconductor de potencia es el componente central. Se encargan de convertir la corriente continua (CC) de la batería en corriente alterna (CA) para accionar el motor, al tiempo que soportan altas corrientes, altos voltajes y frecuentes ciclos térmicos. Los sustratos cerámicos de nitruro de silicio (Si3N4), con su elevada estabilidad térmica, alta resistencia mecánica y excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, se han convertido en un material básico indispensable para estos módulos de potencia. Suele utilizarse como soporte interno y sustrato de disipación de calor dentro del módulo, soportando directamente los chips IGBT o diodos, y combinándose con los conductores de cobre o las capas de metalización en el embalaje del módulo para formar una estructura central "aislada y altamente conductora", garantizando así el funcionamiento estable del sistema de accionamiento eléctrico en condiciones de alta densidad de potencia y entornos adversos.Función y papel:Disipación de calor: Cuando el módulo de potencia está en funcionamiento, genera una gran cantidad de calor. El sustrato de nitruro de silicio conduce el calor rápidamente al disipador de calor o al sistema de refrigeración gracias a su alta conductividad térmica, evitando el sobrecalentamiento del chip y mejorando la estabilidad del módulo. La conductividad térmica del nitruro de silicio (80-90 W/(m-K)) no es la más alta, pero su combinación única de alta conductividad térmica y alta resistencia mecánica lo hace ideal para variaciones intensas de temperatura y entornos de fuertes vibraciones.Aislamiento eléctrico: Los chips IGBT del interior del módulo de potencia deben estar aislados eléctricamente de la estructura metálica externa, al tiempo que se garantiza la conducción del calor. El sustrato de nitruro de silicio tiene unas propiedades de aislamiento eléctrico elevadas y una conductividad térmica moderada, por lo que cumple el requisito de "aislamiento termo-conductor" de este diseño. Esto asegura que la tensión de trabajo de hasta varios cientos o incluso miles de voltios esté firmemente contenida dentro del módulo, aislada de la carcasa conectada a tierra y del sistema de refrigeración, garantizando así la seguridad básica del sistema.Soporte estructural: Los chips internos, las almohadillas y las capas metálicas del módulo de potencia necesitan un soporte estable. El sustrato de nitruro de silicio proporciona una alta resistencia mecánica y a la tensión térmica, evitando que el módulo se deforme o se agriete bajo ciclos térmicos de alta temperatura. Su resistencia a la flexión y a la fractura es más del doble que la del nitruro de aluminio, lo que garantiza la estabilidad a largo plazo de la estructura física: El vehículo eléctrico se somete a frecuentes operaciones de arranque y frenado, y el módulo de potencia debe soportar un gran número de ciclos térmicos. Los sustratos de nitruro de silicio tienen una excelente estabilidad al choque térmico, lo que puede aumentar significativamente la vida útil del módulo y la fiabilidad general del vehículo. Los módulos de potencia que utilizan sustratos de nitruro de silicio pueden alcanzar una vida útil de ciclos térmicos aproximadamente un orden de magnitud superior a la de los sustratos tradicionales de alúmina o nitruro de aluminio.Formas de aplicación:Sustrato metalizado de Si₃N₄: La superficie del sustrato de nitruro de silicio necesita someterse a un tratamiento de metalización (como el método tradicional de Mo/Mn, o la actual tecnología mainstream active metal brazing/AMB) para formar circuitos metálicos que puedan utilizarse para soldadura y conexión eléctrica. La tecnología AMB, con su mayor resistencia de unión de la capa de cobre y su excelente conductividad térmica, se ha convertido en la solución preferida para cumplir los estrictos requisitos de los módulos de potencia de automoción en cuanto a densidad de potencia, larga vida útil y alta fiabilidad.Integración directa en los módulos de potencia de los vehículos eléctricos: En el sistema de accionamiento eléctrico de los vehículos de nueva energía, el sustrato de nitruro de silicio, que sirve de soporte central para el aislamiento, la disipación del calor y el apoyo estructural de forma "tres en uno", se encapsula directamente dentro del módulo de potencia del inversor principal. Fija el chip de potencia hacia arriba y hacia abajo, y está estrechamente acoplado con el sistema de disipación de calor por refrigeración líquida del módulo a través de materiales conductores térmicos, logrando una conducción eficiente del calor del chip. Este diseño garantiza una potencia de salida estable y un rendimiento fiable a largo plazo incluso durante ciclos térmicos intensos.Caractéristiques / Spécifications techniques :Material: Nitruro de silicio (Si₃N₄) CerámicoConductividad térmica: 80-90 W/(m-K)Alta resistencia mecánica y tenacidad a la fractura (más del doble que el nitruro de aluminio)Excelentes propiedades de aislamiento eléctricoAlta resistencia al choque térmico y a los ciclosAplicación: Soporte interno y sustrato de disipación de calor para módulos semiconductores IGBT/potencia en sistemas de accionamiento eléctrico de vehículos de nueva energíaOpciones de metalización: Método Mo/Mn, soldadura metálica activa (AMB)Integración directa con módulos de potencia de vehículos eléctricos y sistemas de refrigeración líquida