New Energy Vehicle (NEV) IGBT-modules worden geconfronteerd met een hoog vermogen, intense trillingen, grote temperatuurschommelingen en zware omstandigheden. Siliciumnitride (Si₃N₄) keramische substraten geproduceerd via het AMB-proces bieden een hoge thermische geleidbaarheid, lage thermische weerstand, sterke betrouwbaarheid en uitstekende hechting van de koperlaag. Deze eigenschappen pakken de thermische en betrouwbaarheidsknelpunten van SiC-apparaten met hoog{2}}vermogen aan, waardoor Si₃N₄ het voorkeurssubstraat is voor IGBT- en SiC-moduleverpakkingen. Naast de automobielsector zijn Si₃N₄-substraten veelbelovend in de lucht- en ruimtevaart, industriële ovens, tractiesystemen en slimme elektronica.
Waarom siliciumnitride uitblinkt voor NEV-toepassingen
1. Voldoende thermische geleidbaarheid voor apparaten met hoog-vermogen
----Si₃N₄: 80–120 W/(m·K) – voldoet volledig aan de NEV IGBT-koelingsbehoeften
----Al₂O₃: 20–35 W/(m·K) – onvoldoende voor modules met hoog vermogen
----AlN: 150–220 W/(m·K) – uitstekende geleidbaarheid maar bros en kostbaar
Voor NEV-vermogensdichtheden biedt Si₃N₄ een optimale balans tussen thermische prestaties en kosten.
2. Superieure sterkte en taaiheid
----Si₃N₄: buigsterkte 700–900 MPa, uitstekende taaiheid
----Al₂O₃: 300–400 MPa, bros
----AlN: 250–350 MPa, extreem bros
NEV's ervaren trillingen, stoten, snelle acceleratie en temperatuurschokken. Si₃N₄-substraten zijn bestand tegen scheuren en delaminatie, waardoor de betrouwbaarheid van de module wordt gegarandeerd.
3. Thermische uitzetting komt overeen met siliciumchips
----De thermische uitzettingscoëfficiënt van Si₃N₄ komt nauw overeen met die van silicium- en IGBT-chips. Tijdens snel opladen of rijden op hoge snelheid voorkomt het delaminatie van soldeer of draadbreuk veroorzaakt door thermische cycli.
4. Bestand tegen hoge temperaturen, veroudering, vocht en corrosie
----Motorcompartimenten zijn zwaar: hoge temperaturen, vocht, olie en trillingen. De oxidatieweerstand, thermische schoktolerantie en elektrische isolatie van Si₃N₄ verlengen de levensduur van het substraat 2 tot 3 maal ten opzichte van alternatieven, waardoor de garantierisico's worden verminderd.
5. Optimale kosten-Prestaties voor massaproductie
----AlN is duur, Al₂O₃ presteert ondermaats; Si₃N₄ biedt de juiste balans tussen hoog vermogen, betrouwbaarheid en kostenefficiëntie. Toonaangevende fabrikanten zoals BYD, CATL, Inovance en StarPower adopteren steeds vaker Si₃N₄-substraten op grote schaal.
Conclusie
NEV's vereisen substraten met een hoog-vermogen, betrouwbaarheid,- trillingsbestendigheid en -opladen-. Siliciumnitride levert een hoge thermische geleidbaarheid, superieure sterkte, lage thermische uitzetting, slagvastheid en een lange levensduur, waardoor de beperkingen van Al₂O₃ en AlN worden opgelost, waardoor het de optimale keuze is voor voedingsmodules voor auto's.
Industrie vooruitzichten
AMB-proces Si₃N₄-substraten zijn complex en kostbaar, met beperkte soldeeropties, waardoor de productie een grotere uitdaging is dan DBC of DPC. Momenteel is de mondiale AMB Si₃N₄-markt klein. Naarmate IGBT- en SiC-apparaten echter evolueren naar een hoger vermogen en miniaturisatie, wordt verwacht dat de vraag naar Si₃N₄-substraten aanzienlijk zal groeien.
Bij YCLaser, onzeprecisie keramische lasersnijmachineskan Si₃N₄-substraten efficiënt verwerken, waardoor opkomende NEV-technologieën mogelijk worden gemaakt.Neem contact met ons opom de optimale snijoplossing voor uw toepassingen aan te passen.
