पावर मॉड्यूल की मुख्य इन्सुलेट सामग्री

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2022-03-17 295

बिजली आपूर्ति मॉड्यूल की प्रमुख इन्सुलेशन सामग्री

पावर सेमीकंडक्टर मॉड्यूल के विकास में, एकीकरण में सुधार और मात्रा में कमी के साथ, प्रति यूनिट गर्मी अपव्यय क्षेत्र में बिजली की खपत बढ़ जाती है, और मॉड्यूल निर्माण में गर्मी अपव्यय प्रमुख समस्या बन जाती है। हालाँकि, पारंपरिक मॉड्यूल संरचना (वेल्डिंग और क्रिम्पिंग) गर्मी अपव्यय समस्या को सफलतापूर्वक हल करने में असमर्थ रही है। इसलिए, गर्मी फैलाने वाले बैकप्लेन और चिप के बीच गर्मी-संचालन और इन्सुलेट सामग्री के लिए नई आवश्यकताओं को सामने रखा गया है। वर्तमान में, देश और विदेश में बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में उपयोग की जाने वाली इस प्रकार की सामग्री आम तौर पर सिरेमिक-मेटल मिश्रित प्लेट संरचना होती है, जिसे डीबीसी प्लेट (डिरसेट बॉन्डिंग कॉपर) कहा जाता है।

??तथाकथित डीबीसी तकनीक उच्च तापमान पर तांबे को सिरेमिक सामग्री से सीधे जोड़ने की तकनीक को संदर्भित करती है। डीबीसी बोर्ड मुख्य रूप से Al2O3, AIN, BeO और अन्य तापीय प्रवाहकीय और इन्सुलेटिंग सिरेमिक सब्सट्रेट्स से बना है। BeO का उपयोग इसकी विषाक्तता के कारण उद्योग में बहुत कम किया जाता है। हालाँकि AIN में सिलिकॉन के समान अच्छी तापीय चालकता और तापीय विस्तार गुणांक है, लेकिन इसकी कीमत बहुत अधिक है। इसलिए, वर्तमान में, Al2O3 का व्यापक रूप से DBC बोर्ड के इन्सुलेशन सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किया गया है, और AIN भी विकसित हो रहा है।

वर्तमान में, विदेशी डीबीसी सबस्ट्रेट्स को औद्योगिक उत्पादन में डाल दिया गया है, और व्यापक रूप से पावर सेमीकंडक्टर मॉड्यूल, माइक्रोवेव ट्रांसमिशन, सीलिंग और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। समान पावर सेमीकंडक्टर में, सामान्य वेल्डिंग मॉड्यूल की तुलना में, डीबीसी बोर्ड का वेल्डिंग मॉड्यूल न केवल आकार में छोटा, वजन में हल्का और भागों को बचाता है, बल्कि इसमें बेहतर थर्मल थकान स्थिरता और उच्च एकीकरण भी होता है। चीन में इस क्षेत्र में अनुसंधान अभी शुरू हुआ है, और अभी तक औद्योगिक उत्पादन नहीं हुआ है। शीआन जियाओतोंग विश्वविद्यालय के इलेक्ट्रिकल इंसुलेशन संस्थान ने जीटीआर मॉड्यूल पैकेजिंग संरचना के "आठवीं पंचवर्षीय योजना" कार्य के साथ मिलकर, डीबीसी टेक्नोलॉजी द्वारा Al2O3-Cu कम्पोजिट बोर्ड विकसित किया, और इसे शीआन इंस्टीट्यूट ऑफ पावर इलेक्ट्रॉनिक्स को प्रदान किया। प्रौद्योगिकी, बीजिंग पावर इलेक्ट्रॉनिक्स नई प्रौद्योगिकी अनुसंधान और विकास केंद्र और परीक्षण उपयोग के लिए अन्य इकाइयाँ। वर्तमान में, प्रयोगशाला में छोटे बैच उत्पादन का गठन किया गया है। बाजार की संभावना विचारणीय है.

??पावर मॉड्यूल में डीबीसी बोर्ड की भूमिकाएँ इस प्रकार हैं:

1) सिलिकॉन वेफर्स के वाहक के रूप में, उनके बीच कोई अन्य सामग्री या कनेक्टिंग लाइनें नहीं हैं। सब्सट्रेट, वायरिंग मुद्रित सर्किट बोर्ड के समान है।

2) अच्छा इन्सुलेशन प्रदर्शन, गर्मी अपव्यय भाग से प्रवाहकीय भाग को अलग करना।

3) गर्मी अपव्यय प्रदर्शन अच्छा है, और सिलिकॉन वेफर द्वारा उत्पन्न गर्मी गर्मी चालन इंजन तेल के माध्यम से गर्मी अपव्यय उपकरण में स्थानांतरित की जाती है।

इसलिए, डीबीसी सब्सट्रेट उत्कृष्ट तापीय चालकता और इन्सुलेशन वाला एक सब्सट्रेट है।Al2O3-Cu सब्सट्रेट में निम्नलिखित उत्कृष्ट विशेषताएं हैं:

1) कम तापीय प्रतिरोध, Al2O3 के समान तापीय विस्तार गुणांक, सिलिकॉन के करीब (7.4 · 10-5k-1)। उपयोग में होने पर, संक्रमण परत की आवश्यकता नहीं होती है, और सिलिकॉन चिप को सीधे डीबीसी सब्सट्रेट पर वेल्ड किया जा सकता है।

2) अच्छे यांत्रिक गुण, चिपकने वाला बल 5,000 N/cm2 से अधिक और छीलने का प्रतिरोध 90 N/cm से अधिक;3) संक्षारण प्रतिरोध, कोई विरूपण नहीं, और -55 ~ 860 के तापमान रेंज में उपयोग किया जा सकता है;

4) उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन, चीनी मिट्टी के बरतन प्लेट का झेलने वाला वोल्टेज 2.5KV से अधिक है।5) 24 ~ 28w/mk; की तापीय चालकता के साथ अच्छी तापीय चालकता;6) अच्छी वेल्डेबिलिटी, 95% से अधिक।
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डीबीसी बोर्ड भविष्य में इलेक्ट्रॉनिक सर्किट संरचना और कनेक्शन प्रौद्योगिकी की मूल सामग्री होगी। जब पारंपरिक कार्बनिक तांबे पहने टुकड़े टुकड़े घटकों के थर्मल शॉक प्रदर्शन को पूरा नहीं कर सकते हैं, तो डीबीसी बोर्ड का उपयोग उच्च-शक्ति इलेक्ट्रॉनिक घटकों की मूल सामग्री के रूप में किया जाएगा। उपयोग में, क्योंकि मोटी तांबे की परत (0.3 मिमी) उच्च वर्तमान भार को सहन कर सकती है, उसी क्रॉस सेक्शन के तहत, मुद्रित सर्किट बोर्ड की कंडक्टर चौड़ाई का केवल 12% की आवश्यकता होती है। अच्छी थर्मोइलेक्ट्रिक दर पावर चिप्स को सघन रूप से स्थापित करना संभव बनाती है। यह प्रति यूनिट वॉल्यूम में अधिक शक्ति संचारित कर सकता है, और सिस्टम और उपकरण की विश्वसनीयता में सुधार कर सकता है। इसका उपयोग पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के निम्नलिखित संबंधित क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जा सकता है:

(1) पावर सेमीकंडक्टर डिवाइस जैसे आईजीबीटी, जीटीआर, एसआईटी, आदि।

(2) पावर कंट्रोल सर्किट;

(3) हाइब्रिड विद्युत लाइनें और नई विद्युत संरचना इकाइयाँ;

(4) सॉलिड-स्टेट रिले और हाई-फ़्रीक्वेंसी स्विच मॉड्यूल की बिजली आपूर्ति;

(5) इलेक्ट्रॉनिक हीटिंग डिवाइस की तापमान नियंत्रण इकाई;

(6) इन्वर्टर, मोटर गति विनियमन, एसी संपर्क रहित स्विच;

(7) इलेक्ट्रॉनिक सिरेमिक उपकरण। हमारे शोध के अनुसार, डीबीसी तकनीक द्वारा बनाए गए बेरियम टाइटेनेट कॉपर-फायर्ड इलेक्ट्रोड में सामान्य सिल्वर-फायर्ड इलेक्ट्रोड और कॉपर-प्लेटेड इलेक्ट्रोड की तुलना में कम संपर्क प्रतिरोध और बेहतर प्रदर्शन होता है।

(8) संरचनात्मक इकाइयाँ जैसे ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स और एयरोस्पेस प्रौद्योगिकी। डीबीसी प्रौद्योगिकी भविष्य की "कोर बोर्ड" प्रौद्योगिकी की नींव है और भविष्य की पैकेजिंग प्रौद्योगिकी के विकास की प्रवृत्ति का प्रतिनिधित्व करती है। डीबीसी बोर्ड के अनुप्रयोग के साथ, यह भविष्य की "कोर बोर्ड" तकनीक की ओर एक कदम बढ़ाता है, और साथ ही रचनात्मक उत्पाद अवधारणा और अत्यधिक एकीकृत उपकरण डिजाइन की नींव बनाता है।

??वर्तमान में, जीटीआर, आईजीबीटी और एसआईटी जैसे नए उपकरणों के विकास के साथ, बेहतर तापीय चालकता वाले डीबीसी बोर्डों की आवश्यकता है। एआईएन कॉपर क्लैड लैमिनेट का विकास जापान में आईजीबीटी पैकेजिंग के लिए किया गया था।

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