חומר בידוד מפתח של מודול הכוח

Home חדשות חדשות התעשייה חומר בידוד מפתח של מודול הכוח

2022-03-17 295

חומרי בידוד מרכזיים של מודול אספקת החשמל

בפיתוח מודולי מוליכים למחצה הספק, עם שיפור האינטגרציה והקטנת הנפח, צריכת החשמל ליחידת פיזור חום עולה, ופיזור החום הופך לבעיה המרכזית בייצור המודולים. עם זאת, מבנה המודול המסורתי (ריתוך וכיווץ) לא הצליח לפתור בהצלחה את בעיית פיזור החום. לכן, מוצעות דרישות חדשות לחומרים מוליכים חום ולבידוד בין הלוח האחורי מפזר החום לבין השבב. נכון לעכשיו, סוג זה של חומר המשמש בתעשיית האלקטרוניקה הכוח בבית ומחוצה לה הוא בדרך כלל מבנה צלחת מרוכבת קרמיקה-מתכת, המכונה לוחית DBC (Dircet Bonding Copper).

??מה שנקרא טכנולוגיית DBC מתייחסת לטכנולוגיה של הדבקה ישירה של נחושת לחומרים קרמיים בטמפרטורה גבוהה. לוח DBC עשוי בעיקר מ-Al2O3, AIN, BeO ומצעים קרמיים מוליכים ומבודדים אחרים. BeO משמש לעתים רחוקות בתעשייה בגלל הרעילות שלו. למרות של-AIN יש מוליכות תרמית טובה ומקדם התפשטות תרמית בדומה לזה של סיליקון, המחיר שלו גבוה מדי. לכן, כיום, נעשה שימוש נרחב ב-Al2O3 כמצע הבידוד של לוח DBC, וגם AIN מתפתח.

נכון לעכשיו, מצעי DBC זרים הוכנסו לייצור תעשייתי, והם נמצאים בשימוש נרחב במודולי מוליכים למחצה, שידור מיקרוגל, איטום ותחומים אחרים. באותו מוליך למחצה כוח, בהשוואה למודול הריתוך הנפוץ, מודול הריתוך של לוח DBC הוא לא רק קטן בגודלו, קל במשקל וחוסך חלקים, אלא גם בעל יציבות עייפות תרמית טובה יותר ואינטגרציה גבוהה יותר. המחקר בתחום זה בסין רק התחיל, ועדיין לא יצר ייצור תעשייתי. המכון לבידוד חשמלי של אוניברסיטת שי'אן ג'יאוטונג, בשילוב עם משימת "תכנית החומש השמינית" של מבנה אריזת מודול GTR, פיתח לוח מרוכב Al2O3-Cu על ידי DBC Technology, וסיפק אותו ל- Xi'an Institute of Power Electronics טכנולוגיה, Beijing Power Electronics מרכז מחקר ופיתוח טכנולוגיה חדשה ויחידות אחרות לשימוש ניסיון. כיום נוצר ייצור אצווה קטן במעבדה. סיכויי השוק ניכרים.

??התפקידים של לוח DBC במודול הכוח הם כדלקמן:

1) כמנשא של פרוסות סיליקון, אין ביניהם חומרים אחרים או קווי חיבור. מצע, חיווט דומה ללוח מעגלים מודפס.

2) ביצועי בידוד טובים, מבודד את החלק המוליך מחלק פיזור החום.

3) ביצועי פיזור החום טובים, והחום שנוצר על ידי פרוסת הסיליקון מועבר למכשיר פיזור החום דרך שמן מנוע הולכת החום.

לכן, מצע DBC הוא מצע עם מוליכות חום ובידוד מעולים.למצע Al2O3-Cu יש את המאפיינים המצוינים הבאים:

1) התנגדות תרמית נמוכה, מקדם התפשטות תרמית זהה לזה של Al2O3, קרוב לסיליקון (7.4 10-5k-1). בעת השימוש, אין צורך בשכבת המעבר, וניתן לרתך את שבב הסיליקון ישירות על מצע ה-DBC.

2) תכונות מכניות טובות, כוח הדבקה גדול מ-5,000 N/cm2 ועמידות בפני קילוף גדולה מ-90 N/cmXNUMX;3) עמידות בפני קורוזיה, ללא עיוות, וניתן להשתמש בה בטווח הטמפרטורות של -55 ~ 860;

4) בידוד חשמלי מעולה, מתח העמידות של לוחית חרסינה הוא יותר מ-2.5KV.5) מוליכות תרמית טובה עם מוליכות תרמית של 24 ~ 28w/mk；;6) יכולת ריתוך טובה, מעל 95%.
??
לוח DBC יהיה החומר הבסיסי של מבנה מעגל אלקטרוני וטכנולוגיית חיבור בעתיד. כאשר הלמינציה המסורתית מצופה נחושת אורגנית אינה יכולה לעמוד בביצועי ההלם התרמי של רכיבים, לוח DBC ישמש כחומר הבסיסי של רכיבים אלקטרוניים בעלי הספק גבוה. בשימוש, מכיוון ששכבת הנחושת העבה יותר (0.3 מ"מ) יכולה לשאת עומס זרם גבוה יותר, תחת אותו חתך רוחב, יש צורך רק ב-12% מרוחב המוליך של המעגל המודפס. קצב תרמו-אלקטרי טוב מאפשר התקנת שבבי כוח בצפיפות. זה יכול להעביר יותר כוח ליחידת נפח, ולשפר את האמינות של המערכת והציוד. זה יכול להיות בשימוש נרחב בתחומים הקשורים הבאים של אלקטרוניקת כוח:

(1) התקני מוליכים למחצה כגון IGBT, GTR, SIT וכו'.

(2) מעגל בקרת כוח;

(3) קווי חשמל היברידיים ויחידות מבנה כוח חדשות;

(4) אספקת חשמל של ממסר מצב מוצק ומודול מתג בתדר גבוה;

(5) יחידת בקרת הטמפרטורה של מכשיר החימום האלקטרוני;

(6) מהפך, ויסות מהירות מנוע, מתג AC נטול מגע;

(7) מכשירים קרמיים אלקטרוניים. על פי המחקר שלנו, לאלקטרודת בריום טיטנאט הנחושת המיוצרת על ידי טכנולוגיית DBC יש התנגדות מגע נמוכה יותר וביצועים מעולים בהשוואה לאלקטרודה רגילה עם כסף ואלקטרודה מצופה נחושת.

(8) יחידות מבניות כגון אלקטרוניקה לרכב וטכנולוגיית תעופה וחלל. טכנולוגיית DBC היא הבסיס לטכנולוגיית "לוח ליבה" העתידית ומייצגת את מגמת הפיתוח של טכנולוגיית האריזה העתידית. עם היישום של לוח DBC, הוא לוקח צעד לקראת טכנולוגיית "לוח הליבה" העתידית, ובמקביל מהווה את הבסיס לתפיסת מוצר יצירתית ועיצוב ציוד משולב במיוחד.

??כיום, עם פיתוח התקנים חדשים כגון GTR, IGBT ו-SIT, יש צורך בלוחות DBC בעלי מוליכות תרמית טובה יותר. למינציה מצופה נחושת AIN פותחה ביפן עבור אריזות IGBT.

תשובות למוצרים מסדרת צינורות קריסטל

המאפיינים והיישום של מודול לחץ המתח הקבוע של שערי הזרם הקבוע