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Material isolante principal do módulo de potência
2022-03-17
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Principais materiais de isolamento do módulo de fonte de alimentação
No desenvolvimento de módulos semicondutores de potência, com a melhoria da integração e a redução do volume, o consumo de energia por unidade de área de dissipação de calor aumenta, e a dissipação de calor torna-se o principal problema na fabricação de módulos. No entanto, a estrutura tradicional do módulo (soldagem e crimpagem) não conseguiu resolver com sucesso o problema de dissipação de calor. Portanto, novos requisitos são apresentados para os materiais condutores de calor e isolantes entre o painel traseiro de dissipação de calor e o chip. Atualmente, esse tipo de material usado na indústria de eletrônica de potência no país e no exterior é geralmente uma estrutura de placa composta de metal cerâmico, conhecida como placa DBC (Dircet Bonding Copper).
??A chamada tecnologia DBC refere-se à tecnologia de ligação direta de cobre a materiais cerâmicos em alta temperatura. A placa DBC é feita principalmente de Al2O3, AIN, BeO e outros substratos cerâmicos condutores térmicos e isolantes. BeO raramente é usado na indústria devido à sua toxicidade. Embora o AIN tenha boa condutividade térmica e coeficiente de expansão térmica semelhante ao do silício, seu preço é muito alto. Portanto, atualmente, o Al2O3 tem sido amplamente utilizado como substrato de isolamento da placa DBC, e o AIN também está em desenvolvimento.
Atualmente, substratos DBC estrangeiros foram colocados na produção industrial e são amplamente utilizados em módulos semicondutores de potência, transmissão de microondas, vedação e outros campos. No mesmo semicondutor de potência, em comparação com o módulo de soldagem comum, o módulo de soldagem da placa DBC não é apenas pequeno em tamanho, leve e economiza peças, mas também possui melhor estabilidade à fadiga térmica e maior integração. A pesquisa nessa área na China apenas começou e ainda não formou a produção industrial. O Instituto de Isolamento Elétrico da Universidade Xi 'an Jiaotong, combinado com a tarefa do "Oitavo Plano Quinquenal" da estrutura de embalagem do módulo GTR, desenvolveu placa composta Al2O3-Cu pela DBC Technology e a forneceu ao Xi' an Institute of Power Electronics Tecnologia, Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Novas Tecnologias de Eletrônica de Potência de Pequim e outras unidades para uso experimental. Atualmente, foi formada a produção de pequenos lotes em laboratório. A perspectiva de mercado é considerável.
??As funções da placa DBC no módulo de potência são as seguintes:
1) Como transportador de wafers de silício, não existem outros materiais ou linhas de conexão entre eles. Substrato, a fiação é semelhante à placa de circuito impresso.
2) Bom desempenho de isolamento, isolando a parte condutora da parte de dissipação de calor.
3) O desempenho de dissipação de calor é bom e o calor gerado pela pastilha de silício é transferido para o dispositivo de dissipação de calor através do óleo do motor de condução de calor.
Portanto, o substrato DBC é um substrato com excelente condutividade térmica e isolamento.O substrato Al2O3-Cu possui as seguintes características excelentes:
1) Baixa resistência térmica, mesmo coeficiente de expansão térmica do Al2O3, próximo ao silício (7.4 10-5k-1). Quando em uso, a camada de transição não é necessária e o chip de silício pode ser soldado diretamente no substrato DBC.
2) Boas propriedades mecânicas, força adesiva superior a 5,000 N/cm2 e resistência ao descascamento superior a 90 N/cm;3) Resistência à corrosão, sem deformação e pode ser usada na faixa de temperatura de -55 ~ 860;
4) Excelente isolamento elétrico, a tensão suportável da placa de porcelana é superior a 2.5KV.5) Boa condutividade térmica com condutividade térmica de 24 ~ 28w/mk；;6) Boa soldabilidade, acima de 95%.
??
A placa DBC será o material básico da estrutura do circuito eletrônico e da tecnologia de conexão no futuro. Quando o laminado revestido de cobre orgânico tradicional não consegue atender ao desempenho de choque térmico dos componentes, a placa DBC será usada como material básico de componentes eletrônicos de alta potência. Em uso, como a camada de cobre mais espessa (0.3 mm) pode suportar maior carga de corrente, sob a mesma seção transversal, são necessários apenas 12% da largura do condutor da placa de circuito impresso. Uma boa taxa termoelétrica possibilita a instalação densa de chips de energia. Pode transmitir mais potência por unidade de volume e melhorar a confiabilidade do sistema e do equipamento. Pode ser amplamente utilizado nos seguintes campos relacionados da eletrônica de potência:
(1) Dispositivos semicondutores de potência, como IGBT, GTR, SIT, etc.
(2) Circuito de controle de potência;
(3) Linhas eléctricas híbridas e novas unidades de estrutura eléctrica;
(4) Fonte de alimentação do relé de estado sólido e módulo de comutação de alta frequência;
(5) a unidade de controle de temperatura do dispositivo de aquecimento eletrônico;
(6) Inversor, regulação da velocidade do motor, interruptor AC sem contato;
(7) Dispositivos cerâmicos eletrônicos. De acordo com nossa pesquisa, o eletrodo alimentado com cobre de titanato de bário feito pela tecnologia DBC tem menor resistência de contato e desempenho superior em comparação com o eletrodo comum alimentado com prata e o eletrodo revestido com cobre.
(8) Unidades estruturais como a eletrónica automóvel e a tecnologia aeroespacial. A tecnologia DBC é a base da futura tecnologia de "placa principal" e representa a tendência de desenvolvimento da futura tecnologia de embalagens. Com a aplicação da placa DBC, dá-se um passo em direção à futura tecnologia de "placa principal" e, ao mesmo tempo, forma-se a base do conceito de produto criativo e do design de equipamento altamente integrado.
??Atualmente, com o desenvolvimento de novos dispositivos como GTR, IGBT e SIT, são necessárias placas DBC com melhor condutividade térmica. O laminado revestido de cobre AIN foi desenvolvido no Japão para embalagens IGBT.
No desenvolvimento de módulos semicondutores de potência, com a melhoria da integração e a redução do volume, o consumo de energia por unidade de área de dissipação de calor aumenta, e a dissipação de calor torna-se o principal problema na fabricação de módulos. No entanto, a estrutura tradicional do módulo (soldagem e crimpagem) não conseguiu resolver com sucesso o problema de dissipação de calor. Portanto, novos requisitos são apresentados para os materiais condutores de calor e isolantes entre o painel traseiro de dissipação de calor e o chip. Atualmente, esse tipo de material usado na indústria de eletrônica de potência no país e no exterior é geralmente uma estrutura de placa composta de metal cerâmico, conhecida como placa DBC (Dircet Bonding Copper).
Atualmente, substratos DBC estrangeiros foram colocados na produção industrial e são amplamente utilizados em módulos semicondutores de potência, transmissão de microondas, vedação e outros campos. No mesmo semicondutor de potência, em comparação com o módulo de soldagem comum, o módulo de soldagem da placa DBC não é apenas pequeno em tamanho, leve e economiza peças, mas também possui melhor estabilidade à fadiga térmica e maior integração. A pesquisa nessa área na China apenas começou e ainda não formou a produção industrial. O Instituto de Isolamento Elétrico da Universidade Xi 'an Jiaotong, combinado com a tarefa do "Oitavo Plano Quinquenal" da estrutura de embalagem do módulo GTR, desenvolveu placa composta Al2O3-Cu pela DBC Technology e a forneceu ao Xi' an Institute of Power Electronics Tecnologia, Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Novas Tecnologias de Eletrônica de Potência de Pequim e outras unidades para uso experimental. Atualmente, foi formada a produção de pequenos lotes em laboratório. A perspectiva de mercado é considerável.
??As funções da placa DBC no módulo de potência são as seguintes:
1) Como transportador de wafers de silício, não existem outros materiais ou linhas de conexão entre eles. Substrato, a fiação é semelhante à placa de circuito impresso.
2) Bom desempenho de isolamento, isolando a parte condutora da parte de dissipação de calor.
3) O desempenho de dissipação de calor é bom e o calor gerado pela pastilha de silício é transferido para o dispositivo de dissipação de calor através do óleo do motor de condução de calor.
Portanto, o substrato DBC é um substrato com excelente condutividade térmica e isolamento.O substrato Al2O3-Cu possui as seguintes características excelentes:
1) Baixa resistência térmica, mesmo coeficiente de expansão térmica do Al2O3, próximo ao silício (7.4 10-5k-1). Quando em uso, a camada de transição não é necessária e o chip de silício pode ser soldado diretamente no substrato DBC.
2) Boas propriedades mecânicas, força adesiva superior a 5,000 N/cm2 e resistência ao descascamento superior a 90 N/cm;3) Resistência à corrosão, sem deformação e pode ser usada na faixa de temperatura de -55 ~ 860;
4) Excelente isolamento elétrico, a tensão suportável da placa de porcelana é superior a 2.5KV.5) Boa condutividade térmica com condutividade térmica de 24 ~ 28w/mk；;6) Boa soldabilidade, acima de 95%.
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A placa DBC será o material básico da estrutura do circuito eletrônico e da tecnologia de conexão no futuro. Quando o laminado revestido de cobre orgânico tradicional não consegue atender ao desempenho de choque térmico dos componentes, a placa DBC será usada como material básico de componentes eletrônicos de alta potência. Em uso, como a camada de cobre mais espessa (0.3 mm) pode suportar maior carga de corrente, sob a mesma seção transversal, são necessários apenas 12% da largura do condutor da placa de circuito impresso. Uma boa taxa termoelétrica possibilita a instalação densa de chips de energia. Pode transmitir mais potência por unidade de volume e melhorar a confiabilidade do sistema e do equipamento. Pode ser amplamente utilizado nos seguintes campos relacionados da eletrônica de potência:
(1) Dispositivos semicondutores de potência, como IGBT, GTR, SIT, etc.
(2) Circuito de controle de potência;
(3) Linhas eléctricas híbridas e novas unidades de estrutura eléctrica;
(4) Fonte de alimentação do relé de estado sólido e módulo de comutação de alta frequência;
(5) a unidade de controle de temperatura do dispositivo de aquecimento eletrônico;
(6) Inversor, regulação da velocidade do motor, interruptor AC sem contato;
(7) Dispositivos cerâmicos eletrônicos. De acordo com nossa pesquisa, o eletrodo alimentado com cobre de titanato de bário feito pela tecnologia DBC tem menor resistência de contato e desempenho superior em comparação com o eletrodo comum alimentado com prata e o eletrodo revestido com cobre.
(8) Unidades estruturais como a eletrónica automóvel e a tecnologia aeroespacial. A tecnologia DBC é a base da futura tecnologia de "placa principal" e representa a tendência de desenvolvimento da futura tecnologia de embalagens. Com a aplicação da placa DBC, dá-se um passo em direção à futura tecnologia de "placa principal" e, ao mesmo tempo, forma-se a base do conceito de produto criativo e do design de equipamento altamente integrado.
??Atualmente, com o desenvolvimento de novos dispositivos como GTR, IGBT e SIT, são necessárias placas DBC com melhor condutividade térmica. O laminado revestido de cobre AIN foi desenvolvido no Japão para embalagens IGBT.
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