مواد عایق کلیدی ماژول قدرت

خانه اخبار اخبار صنعت مواد عایق کلیدی ماژول قدرت

2022-03-17 295

مواد عایق کلیدی ماژول منبع تغذیه

در توسعه ماژول های نیمه هادی قدرت، با بهبود یکپارچگی و کاهش حجم، مصرف برق در واحد سطح اتلاف گرما افزایش می یابد و اتلاف گرما به مشکل اصلی در ساخت ماژول تبدیل می شود. با این حال، ساختار ماژول سنتی (جوشکاری و چین) قادر به حل موفقیت آمیز مشکل اتلاف گرما نبوده است. بنابراین، الزامات جدیدی برای مواد رسانای گرما و عایق بین صفحه پشتی پراکنده گرما و تراشه مطرح شده است. در حال حاضر، این نوع از مواد مورد استفاده در صنعت الکترونیک قدرت در داخل و خارج از کشور به طور کلی ساختار صفحه کامپوزیت سرامیکی-فلزی است که به آن صفحه DBC (Dircet Bonding Copper) گفته می شود.

??فناوری DBC به فناوری اتصال مستقیم مس به مواد سرامیکی در دمای بالا اشاره دارد. تخته DBC عمدتا از Al2O3، AIN، BeO و سایر بسترهای سرامیکی رسانا و عایق حرارتی ساخته شده است. BeO به دلیل سمی بودن به ندرت در صنعت استفاده می شود. اگرچه AIN دارای رسانایی حرارتی خوب و ضریب انبساط حرارتی مشابه سیلیکون است، قیمت آن بسیار بالا است. بنابراین، در حال حاضر، Al2O3 به طور گسترده ای به عنوان بستر عایق تخته DBC استفاده می شود و AIN نیز در حال توسعه است.

در حال حاضر، بسترهای DBC خارجی در تولید صنعتی قرار گرفته اند و به طور گسترده در ماژول های نیمه هادی قدرت، انتقال مایکروویو، آب بندی و سایر زمینه ها استفاده می شود. در همان نیمه هادی قدرت، در مقایسه با ماژول جوش معمولی، ماژول جوش تخته DBC نه تنها از نظر اندازه کوچک، سبک وزن و صرفه جویی در قطعات است، بلکه پایداری خستگی حرارتی بهتر و یکپارچگی بالاتر نیز دارد. تحقیقات در این زمینه در چین به تازگی آغاز شده و هنوز تولید صنعتی شکل نگرفته است. موسسه عایق الکتریکی دانشگاه شی آن جیائوتنگ، همراه با وظیفه "برنامه پنج ساله هشتم" ساختار بسته بندی ماژول GTR، تخته کامپوزیت Al2O3-Cu را توسط فناوری DBC توسعه داد و آن را در اختیار موسسه الکترونیک قدرت شی قرار داد. فناوری، مرکز تحقیقات و توسعه فناوری جدید پکن پاور الکترونیک و سایر واحدها برای استفاده آزمایشی. در حال حاضر تولید دسته کوچک در آزمایشگاه شکل گرفته است. چشم انداز بازار قابل توجه است.

??نقش برد DBC در ماژول پاور به شرح زیر است:

1) به عنوان حامل ویفرهای سیلیکونی، هیچ ماده یا خطوط اتصال دیگری بین آنها وجود ندارد. بستر، سیم کشی مشابه برد مدار چاپی است.

2) عملکرد عایق خوب، جداسازی بخش رسانا از قسمت اتلاف گرما.

3) عملکرد اتلاف گرما خوب است و گرمای تولید شده توسط ویفر سیلیکونی از طریق روغن موتور هدایت گرما به دستگاه اتلاف حرارت منتقل می شود.

بنابراین، بستر DBC یک بستر با هدایت حرارتی و عایق عالی است.بستر Al2O3-Cu دارای ویژگی های عالی زیر است:

1) مقاومت حرارتی کم، ضریب انبساط حرارتی مشابه Al2O3، نزدیک به سیلیکون (7.4 10-5k-1). هنگام استفاده، لایه انتقال مورد نیاز نیست و تراشه سیلیکونی را می توان مستقیماً روی بستر DBC جوش داد.

2) خواص مکانیکی خوب، نیروی چسب بیش از 5,000 نیوتن بر سانتی متر مربع و مقاومت در برابر لایه برداری بیش از 2 نیوتن بر سانتی متر مربع؛3) مقاومت در برابر خوردگی، بدون تغییر شکل، و می تواند در محدوده دمای -55 ~ 860 استفاده شود.

4) عایق الکتریکی عالی، ولتاژ مقاومت صفحه چینی بیش از 2.5 کیلو ولت است.5) هدایت حرارتی خوب با هدایت حرارتی 24 ~ 28w/mk.6) جوش پذیری خوب، بیش از 95٪.
??
برد DBC ماده اولیه ساختار مدار الکترونیکی و فناوری اتصال در آینده خواهد بود. هنگامی که لمینت سنتی با روکش مس آلی نتواند عملکرد شوک حرارتی قطعات را برآورده کند، برد DBC به عنوان ماده اولیه قطعات الکترونیکی پرقدرت استفاده می شود. در حال استفاده، چون لایه مس ضخیم تر (0.3 میلی متر) می تواند بار جریان بیشتری را تحمل کند، در زیر همان مقطع، تنها 12 درصد از عرض هادی برد مدار چاپی مورد نیاز است. نرخ ترموالکتریک خوب امکان نصب متراکم تراشه های قدرت را فراهم می کند. این می تواند توان بیشتری را در واحد حجم انتقال دهد و قابلیت اطمینان سیستم و تجهیزات را بهبود بخشد. می توان آن را به طور گسترده در زمینه های مرتبط زیر الکترونیک قدرت استفاده کرد:

(1) قطعات نیمه‌هادی قدرت مانند IGBT، GTR، SIT و غیره

(2) مدار کنترل قدرت؛

(3) خطوط برق هیبریدی و واحدهای ساختار قدرت جدید؛

(4) منبع تغذیه رله حالت جامد و ماژول سوئیچ فرکانس بالا.

(5) واحد کنترل دما دستگاه گرمایش الکترونیکی؛

(6) اینورتر، تنظیم سرعت موتور، سوئیچ بدون تماس AC؛

(7) دستگاه های سرامیکی الکترونیکی. بر اساس تحقیقات ما، الکترود مسی با باریم تیتانات ساخته شده توسط فناوری DBC در مقایسه با الکترود معمولی با استفاده از نقره و الکترود روکش مس، مقاومت تماس کمتر و عملکرد بهتری دارد.

(8) واحدهای ساختاری مانند الکترونیک خودرو و فناوری هوافضا. فناوری DBC پایه و اساس فناوری "تخته اصلی" آینده است و نشان دهنده روند توسعه فناوری بسته بندی آینده است. با استفاده از برد DBC، گامی به سوی فناوری "برد اصلی" آینده برمی دارد و در عین حال پایه و اساس مفهوم محصول خلاقانه و طراحی تجهیزات بسیار یکپارچه را تشکیل می دهد.

??در حال حاضر، با توسعه دستگاه‌های جدید مانند GTR، IGBT و SIT، بردهای DBC با رسانایی حرارتی بهتر مورد نیاز هستند. لمینت با روکش مس AIN در ژاپن برای بسته‌بندی IGBT توسعه داده شد.

قبلی

پاسخ محصول سری ماژول لوله بلوری

بعدی

مشخصات و کاربرد ماژول فشار ولتاژ ثابت گیت های جریان ثابت