วัสดุฉนวนที่สำคัญของโมดูลพลังงาน

หน้าแรก ข่าว ข่าวอุตสาหกรรม วัสดุฉนวนที่สำคัญของโมดูลพลังงาน

2022-03-17 295

วัสดุฉนวนที่สำคัญของโมดูลจ่ายไฟ

ในการพัฒนาโมดูลเซมิคอนดักเตอร์กำลัง ด้วยการปรับปรุงการบูรณาการและลดปริมาตร การใช้พลังงานต่อหน่วยพื้นที่กระจายความร้อนจะเพิ่มขึ้น และการกระจายความร้อนกลายเป็นปัญหาสำคัญในการผลิตโมดูล อย่างไรก็ตาม โครงสร้างโมดูลแบบดั้งเดิม (การเชื่อมและการย้ำ) ไม่สามารถแก้ไขปัญหาการกระจายความร้อนได้สำเร็จ ดังนั้นจึงมีการนำเสนอข้อกำหนดใหม่สำหรับวัสดุนำความร้อนและฉนวนระหว่างแบ็คเพลนที่กระจายความร้อนและชิป ปัจจุบันวัสดุประเภทนี้ที่ใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์กำลังในและต่างประเทศโดยทั่วไปคือโครงสร้างแผ่นคอมโพสิตโลหะเซรามิกหรือที่เรียกว่าแผ่น DBC (Dircet Bonding Copper)

??เทคโนโลยีที่เรียกว่า DBC หมายถึงเทคโนโลยีการเชื่อมทองแดงกับวัสดุเซรามิกโดยตรงที่อุณหภูมิสูง บอร์ด DBC ส่วนใหญ่ทำจาก Al2O3, AIN, BeO และพื้นผิวเซรามิกที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและฉนวนความร้อนอื่นๆ BeO ไม่ค่อยมีการใช้ในอุตสาหกรรมเนื่องจากมีความเป็นพิษ แม้ว่า AIN จะมีค่าการนำความร้อนที่ดีและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนใกล้เคียงกับซิลิคอน แต่ราคาก็สูงเกินไป ดังนั้นในปัจจุบัน Al2O3 จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารตั้งต้นฉนวนของบอร์ด DBC และ AIN ก็กำลังพัฒนาเช่นกัน

ปัจจุบัน พื้นผิว DBC จากต่างประเทศได้ถูกนำไปใช้ในการผลิตทางอุตสาหกรรม และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโมดูลเซมิคอนดักเตอร์กำลัง การส่งผ่านไมโครเวฟ การปิดผนึก และสาขาอื่นๆ ในเซมิคอนดักเตอร์กำลังเดียวกัน เมื่อเปรียบเทียบกับโมดูลการเชื่อมทั่วไป โมดูลการเชื่อมของบอร์ด DBC ไม่เพียงแต่มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และประหยัดชิ้นส่วน แต่ยังมีเสถียรภาพเมื่อยล้าจากความร้อนที่ดีขึ้นและการบูรณาการที่สูงขึ้น การวิจัยในสาขานี้ในประเทศจีนเพิ่งเริ่มต้นและยังไม่มีการผลิตทางอุตสาหกรรม สถาบันฉนวนไฟฟ้าแห่งมหาวิทยาลัย Xi 'an Jiaotong ผนึกกำลังกับงาน "แผนห้าปีครั้งที่ 2" ของโครงสร้างบรรจุภัณฑ์โมดูล GTR ได้พัฒนาบอร์ดคอมโพสิต Al3OXNUMX-Cu โดย DBC Technology และส่งมอบให้กับ Xi 'an Institute of Power Electronics เทคโนโลยี ศูนย์วิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ปักกิ่งพาวเวอร์อิเล็กทรอนิกส์ และหน่วยงานอื่นๆ สำหรับการทดลองใช้ ปัจจุบันมีการผลิตชุดย่อยในห้องปฏิบัติการ โอกาสทางการตลาดมีมาก

??บทบาทของบอร์ด DBC ในโมดูลพลังงานมีดังนี้:

1) ในฐานะผู้ให้บริการของเวเฟอร์ซิลิคอน ไม่มีวัสดุอื่นหรือเส้นเชื่อมต่อระหว่างพวกเขา พื้นผิวการเดินสายไฟจะคล้ายกับแผงวงจรพิมพ์

2) ประสิทธิภาพของฉนวนที่ดี แยกส่วนนำไฟฟ้าออกจากส่วนกระจายความร้อน

3) ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนดี และความร้อนที่เกิดจากเวเฟอร์ซิลิคอนจะถูกถ่ายโอนไปยังอุปกรณ์กระจายความร้อนผ่านน้ำมันเครื่องการนำความร้อน

ดังนั้นซับสเตรต DBC จึงเป็นซับสเตรตที่มีค่าการนำความร้อนและฉนวนที่ดีเยี่ยมสารตั้งต้น Al2O3-Cu มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมดังต่อไปนี้:

1) ความต้านทานความร้อนต่ำ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเช่นเดียวกับ Al2O3 ใกล้เคียงกับซิลิคอน (7.4 10-5k-1) เมื่อใช้งาน ไม่จำเป็นต้องใช้ชั้นการเปลี่ยนผ่าน และสามารถเชื่อมชิปซิลิคอนบนพื้นผิว DBC ได้โดยตรง

2) คุณสมบัติทางกลที่ดี แรงยึดเกาะมากกว่า 5,000 N/cm2 และความต้านทานการลอกมากกว่า 90 N/cmXNUMX3) ความต้านทานการกัดกร่อน ไม่มีการเสียรูป และสามารถใช้ได้ในช่วงอุณหภูมิ -55 ~ 860;

4) ฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทนต่อแรงดันไฟฟ้าของแผ่นพอร์ซเลนมากกว่า 2.5KV5) การนำความร้อนที่ดีโดยมีค่าการนำความร้อน 24 ~ 28w/mk;;6) เชื่อมได้ดีมากกว่า 95%
??
บอร์ด DBC จะเป็นวัสดุพื้นฐานของโครงสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีการเชื่อมต่อในอนาคต เมื่อลามิเนตหุ้มทองแดงอินทรีย์แบบดั้งเดิมไม่สามารถตอบสนองประสิทธิภาพการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของส่วนประกอบได้ บอร์ด DBC จะถูกนำมาใช้เป็นวัสดุพื้นฐานของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง ในการใช้งาน เนื่องจากชั้นทองแดงที่หนากว่า (0.3 มม.) สามารถรับกระแสไฟได้สูงกว่า ภายใต้หน้าตัดเดียวกัน จึงจำเป็นต้องใช้ความกว้างตัวนำของแผงวงจรพิมพ์เพียง 12% เท่านั้น อัตราเทอร์โมอิเล็กทริกที่ดีทำให้สามารถติดตั้งชิปกำลังได้อย่างหนาแน่น สามารถส่งกำลังต่อหน่วยปริมาตรได้มากขึ้น และปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบและอุปกรณ์ สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาอิเล็กทรอนิกส์กำลังที่เกี่ยวข้องต่อไปนี้:

(1) อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลัง เช่น IGBT, GTR, SIT เป็นต้น

(2) วงจรควบคุมกำลัง

(3) สายไฟไฮบริดและหน่วยโครงสร้างกำลังใหม่

(4) แหล่งจ่ายไฟของโซลิดสเตตรีเลย์และโมดูลสวิตช์ความถี่สูง

(5) หน่วยควบคุมอุณหภูมิของอุปกรณ์ทำความร้อนอิเล็กทรอนิกส์

(6) อินเวอร์เตอร์, การควบคุมความเร็วมอเตอร์, สวิตช์ไร้สัมผัส AC;

(7) อุปกรณ์เซรามิกอิเล็กทรอนิกส์ จากการวิจัยของเรา อิเล็กโทรดที่ใช้ทองแดงแบเรียมไททาเนตที่ผลิตโดยเทคโนโลยี DBC มีความต้านทานการสัมผัสต่ำกว่าและประสิทธิภาพที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับอิเล็กโทรดที่ใช้เงินธรรมดาและอิเล็กโทรดชุบทองแดง

(8) หน่วยโครงสร้าง เช่น อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ และเทคโนโลยีการบินและอวกาศ เทคโนโลยี DBC เป็นรากฐานของเทคโนโลยี "คอร์บอร์ด" ในอนาคต และแสดงถึงแนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ในอนาคต ด้วยการประยุกต์ใช้บอร์ด DBC จะก้าวไปสู่เทคโนโลยี "คอร์บอร์ด" ในอนาคต และในขณะเดียวกันก็สร้างรากฐานของแนวคิดผลิตภัณฑ์ที่สร้างสรรค์และการออกแบบอุปกรณ์ที่มีการบูรณาการในระดับสูง

??ในปัจจุบันด้วยการพัฒนาอุปกรณ์ใหม่ๆ เช่น GTR, IGBT และ SIT จึงจำเป็นต้องใช้บอร์ด DBC ที่มีค่าการนำความร้อนที่ดีขึ้น แผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง AIN ได้รับการพัฒนาในญี่ปุ่นสำหรับการบรรจุภัณฑ์ IGBT

คำตอบของผลิตภัณฑ์ซีรีส์หลอดคริสตัล

ลักษณะเฉพาะและการประยุกต์ใช้โมดูลแรงดันแรงดันคงที่ของประตูกระแสคงที่