Comment les substrats céramiques prennent en charge les modules de puissance automobiles

L’industrie des véhicules à énergies nouvelles progresse rapidement vers une croissance de haute qualité, devenant un élément très attendu de la chaîne d’approvisionnement mondiale. Le module d'alimentation automobile agit comme le « centre d'alimentation » des véhicules à énergie nouvelle, chargé de convertir l'alimentation CC de la batterie en courant CA nécessaire au fonctionnement du moteur. Il gère également la vitesse et le couple du moteur, affectant directement les performances et l'efficacité énergétique du véhicule.

Ce processus génère beaucoup de chaleur. Les données de tests industriels montrent que la température de fonctionnement des puces de puissance IGBT grand public peut instantanément dépasser 150°C. Si cette chaleur n'est pas évacuée et dissipée efficacement, les performances du module diminueront. Dans des cas extrêmes, des problèmes de sécurité tels que des courts-circuits et des pannes de dispositifs peuvent survenir. Par conséquent, la dissipation thermique du substrat et son adaptabilité à l’environnement sont cruciales. Les substrats céramiques offrent des avantages techniques inégalés dans les applications automobiles. Par rapport aux substrats traditionnels, les substrats en céramique offrent une conductivité thermique extrêmement élevée, une excellente stabilité à haute température et une forte isolation et résistance à la corrosion.

En raison de la nature exigeante de l'utilisation automobile, l'automobilesubstrats en céramiquedoivent répondre à des normes techniques plus élevées que leurs homologues de qualité industrielle. Les principaux défis se situent dans trois domaines clés : équilibrer les paramètres de performance, contrôler la précision de fabrication et vérifier la fiabilité :

1. Équilibre précis des paramètres de performance

Les substrats céramiques automobiles doivent harmoniser la conductivité thermique, la résistance mécanique et la dilatation thermique.

2. Contrôle précis de la fabrication

La production de substrats céramiques automobiles implique plusieurs étapes, notamment la synthèse de poudre, le moulage, le frittage et la métallisation. Chaque étape nécessite un contrôle au niveau millimétrique ou micronique.

3. Système de test de fiabilité strict

Test du cycle chaud-froid : effectue des cycles entre -40 °C et 150 °C plus de 1 000 fois pour garantir l'absence de fissuration ou de délaminage du substrat ; Tests de chocs et de vibrations : Utilisation d'une bosse ou d'un impact simulé de véhicule, tout en résistant à des accélérations de plus de 1 000 G sans dégradation des matériaux ; Test de vieillissement dû à la chaleur et à l'humidité : cycle continu à 125 °C et à des niveaux d'humidité de 85 % pendant 5 000 heures pour garantir la performance de l'isolation.

Par conséquent, ces mesures de test constituent d’importantes barrières pratiques à l’entrée pour devenir un fournisseur de substrats auto-céramiques pour les entreprises nationales ayant besoin d’un développement technique à long terme et d’un achat immédiat d’équipement.

Récemment, les entreprises nationales ont intensifié leur R&D et ont rapidement progressé vers la commercialisation nationale de la technologie des substrats céramiques de fatigue, avec des percées signalées. En outre, ils ont passé avec succès des tests intensifs par les principaux fabricants de véhicules à énergies nouvelles sur leurs substrats en céramique de nitrure de silicium développés au niveau national, démontrant avec succès l'équivalence des tests de cyclage thermique et de choc vibratoire à Kyocera tout en offrant également des économies de 20 à 30 %. Ces substrats nouvellement homologués sont produits commercialement avec des expéditions mensuelles déclarées de plus de 100 000 unités. En résumé, les progrès réalisés dans les capacités nationales en matière de substrats céramiques automobiles représentent une valeur industrielle significative, en particulier dans les activités de l'industrie automobile visant à réduire les coûts de fabrication des véhicules à énergies nouvelles, à renforcer la sécurité des chaînes industrielles et d'approvisionnement nationales et à réduire la dépendance à l'égard de l'approvisionnement international en composants de base fondamentaux, tout en augmentant la croissance de haute qualité de l'industrie à l'avenir.

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