Belangrijk isolatiemateriaal van de voedingsmodule

Home Nieuws industry News Belangrijk isolatiemateriaal van de voedingsmodule

2022-03-17 295

Belangrijkste isolatiematerialen van de voedingsmodule

Bij de ontwikkeling van vermogenshalfgeleidermodules neemt, met de verbetering van de integratie en de vermindering van het volume, het energieverbruik per eenheid warmtedissipatieoppervlak toe, en wordt warmtedissipatie het belangrijkste probleem bij de productie van modules. De traditionele modulestructuur (lassen en krimpen) is er echter niet in geslaagd het probleem van de warmteafvoer met succes op te lossen. Daarom worden er nieuwe eisen gesteld aan de warmtegeleidende en isolerende materialen tussen de warmteafvoerende backplane en de chip. Momenteel is dit soort materiaal dat in de vermogenselektronica-industrie in binnen- en buitenland wordt gebruikt over het algemeen een keramiek-metaalcomposietplaatstructuur, ook wel DBC-plaat (Dircet Bonding Copper) genoemd.

??De zogenaamde DBC-technologie verwijst naar de technologie waarbij koper bij hoge temperatuur rechtstreeks aan keramische materialen wordt gebonden. DBC-plaat is voornamelijk gemaakt van Al2O3, AIN, BeO en andere warmtegeleidende en isolerende keramische substraten. BeO wordt zelden gebruikt in de industrie vanwege de toxiciteit ervan. Hoewel AIN een goede thermische geleidbaarheid en thermische uitzettingscoëfficiënt heeft die vergelijkbaar is met die van silicium, is de prijs ervan te hoog. Daarom wordt Al2O3 momenteel op grote schaal gebruikt als isolatiesubstraat voor DBC-platen, en AIN ontwikkelt zich ook.

Momenteel zijn buitenlandse DBC-substraten in industriële productie gebracht en worden ze op grote schaal gebruikt in vermogenshalfgeleidermodules, microgolftransmissie, afdichting en andere gebieden. In dezelfde vermogenshalfgeleider is de lasmodule van het DBC-bord, vergeleken met de gewone lasmodule, niet alleen klein van formaat, licht van gewicht en bespaart onderdelen, maar heeft ook een betere thermische vermoeidheidsstabiliteit en een hogere integratie. Het onderzoek op dit gebied in China is nog maar net begonnen en heeft nog geen industriële productie gevormd. Het Institute of Electrical Insulation van Xi 'an Jiaotong University, gecombineerd met de "Achtste Vijfjarenplan" -taak van de GTR-moduleverpakkingsstructuur, ontwikkelde Al2O3-Cu-composietbord door DBC Technology en leverde het aan Xi 'an Institute of Power Electronics Technologie, Beijing Power Electronics New Technology Research and Development Center en andere eenheden voor proefgebruik. Momenteel is de productie van kleine batches in het laboratorium ontstaan. Het marktperspectief is aanzienlijk.

??De rollen van het DBC-bord in de voedingsmodule zijn als volgt:

1) Als drager van siliciumwafels zijn er geen andere materialen of verbindingslijnen daartussen. Substraat, bedrading is vergelijkbaar met printplaat.

2) Goede isolatieprestaties, waarbij het geleidende deel wordt geïsoleerd van het warmtedissipatiedeel.

3) De warmteafvoerprestaties zijn goed en de door de siliciumwafel gegenereerde warmte wordt via de warmtegeleidingsmotorolie naar het warmteafvoerapparaat overgebracht.

Daarom is DBC-substraat een substraat met uitstekende thermische geleidbaarheid en isolatie.Al2O3-Cu-substraat heeft de volgende uitstekende eigenschappen:

1) Lage thermische weerstand, dezelfde thermische uitzettingscoëfficiënt als Al2O3, dichtbij silicium (7.4 10-5k-1). Tijdens gebruik is de overgangslaag niet nodig en kan de siliciumchip direct op het DBC-substraat worden gelast.

2) Goede mechanische eigenschappen, houdkracht groter dan 5,000 N/cm2 en pelweerstand groter dan 90 N/cm;3) Corrosiebestendigheid, geen vervorming en kan worden gebruikt in het temperatuurbereik van -55 ~ 860;

4) Uitstekende elektrische isolatie, de weerstandsspanning van porseleinen plaat is meer dan 2.5KV.5) Goede thermische geleidbaarheid met een thermische geleidbaarheid van 24 ~ 28w/mk;6) Goede lasbaarheid, meer dan 95%.
??
DBC-bord zal in de toekomst het basismateriaal zijn van de elektronische circuitstructuur en verbindingstechnologie. Wanneer het traditionele met organische koper beklede laminaat niet kan voldoen aan de thermische schokprestaties van componenten, zal DBC-plaat worden gebruikt als basismateriaal voor krachtige elektronische componenten. Omdat de dikkere koperlaag (0.3 mm) bij gebruik een hogere stroombelasting kan verdragen, is bij dezelfde doorsnede slechts 12% van de geleiderbreedte van de printplaat nodig. Een goede thermo-elektrische snelheid maakt het mogelijk om stroomchips dicht op elkaar te installeren. Het kan meer vermogen per volume-eenheid overbrengen en de betrouwbaarheid van het systeem en de apparatuur verbeteren. Het kan op grote schaal worden gebruikt in de volgende gerelateerde gebieden van vermogenselektronica:

(1) Halfgeleiderapparaten zoals IGBT, GTR, SIT, enz.

(2) Vermogensregelcircuit;

(3) Hybride elektriciteitsleidingen en nieuwe energiestructuureenheden;

(4) Voeding van solid-state relais en hoogfrequente schakelmodule;

(5) de temperatuurregeleenheid van het elektronische verwarmingsapparaat;

(6) Omvormer, motorsnelheidsregeling, AC contactloze schakelaar;

(7) Elektronische keramische apparaten. Volgens ons onderzoek heeft de kopergestookte bariumtitanaatelektrode, gemaakt met DBC-technologie, een lagere contactweerstand en superieure prestaties vergeleken met gewone zilvergestookte elektrode en verkoperde elektrode.

(8) Structurele eenheden zoals auto-elektronica en lucht- en ruimtevaarttechnologie. DBC-technologie vormt de basis van de toekomstige "core board"-technologie en vertegenwoordigt de ontwikkelingstrend van toekomstige verpakkingstechnologie. Met de toepassing van DBC-board wordt een stap gezet in de richting van de toekomstige 'core board'-technologie en vormt het tegelijkertijd de basis voor een creatief productconcept en een sterk geïntegreerd apparatuurontwerp.

??Tegenwoordig zijn er, met de ontwikkeling van nieuwe apparaten zoals GTR, IGBT en SIT, DBC-printplaten met een betere thermische geleidbaarheid nodig. AIN koper bekleed laminaat is in Japan ontwikkeld voor IGBT-verpakkingen.

Productantwoorden uit de serie Kristalbuismodules

De kenmerken en toepassing van de constante spanningsdrukmodule van de constante stroompoorten