Plaques de nitrure de silicium

Les plaques de nitrure de silicium semicoréx sont des substrats en céramique haute performance conçus pour effectuer le fardeau rigoureux de l'électronique de puissance, qui offrent une longue durée de vie et des performances thermiques élevées, à mesure que la technologie devient plus petite et plus exigeante.Nitrure de siliciumLes substrats gagnent en popularité en raison d'une combinaison unique de résistance mécanique, de ténacité à la rupture et de conductivité thermique, ce qui en fait une option de substrat attrayante dans les modules de puissance haute fiabilité à haute performance, où les matériaux conventionnels, tels que l'alumine (al₂o₃) ou le nitrure d'aluminium (ALN), ne peuvent pas répondre aux attentes de nécessité.

La ténacité à haute fracture (K₁) donne aux propriétés de céramique au nitrure de silicium que d'autres matériaux de substrat n'ont pas. Ces plaques ont une forte résistance aux dommages causés par les fissures et les défaillances causées par le cycle thermique ou la charge cyclique. Cela signifie qu'une plaque de nitrure de silicium s'adaptera à un niveau significatif de contrainte mécanique et thermique, sans dommage, ce qui augmente la fiabilité du système. Le résultat d'une résistance à la flexion élevée est la section transversale plus mince des plaques de nitrure de silicium; Par conséquent, ils peuvent peser moins et prendre moins de place tout en se comportant à la même capacité. En termes de performances thermiques, les plaques de nitrure de silicium agissent de manière similaire à l'ALN avec une dissipation de chaleur rapide dans les conditions de performance les plus extrêmes.

Comme les exigences de performance continuent de progresser, en particulier en ce qui concerne les véhicules électriques et hybrides (XEV), les matériaux en céramique traditionnels approchent de leurs limites. Dans les cas où la température de la jonction de la puce augmente de 150 ° C à 200 ° C, les pertes de commutation peuvent diminuer de plus de 10%, ce qui augmente l'efficacité du système. Cet avantage thermique s'accompagne d'une plus grande demande que la fiabilité thermique et mécanique des matériaux de substrat puisse résister, et les propriétés structurelles des plaques de nitrure de silicium excellent dans ces régions.

La tolérance au choc thermique est un autre avantage majeur des plaques Si₃n₄. La tolérance aux changements de température rapide met les plaques Si₃n₄ dans une position idéale pour les applications de choc thermique où le cycle de puissance multiple a lieu. Les modules de densité de haute puissance activant en continu les dispositifs sur et désactivés ont été chargés de choc thermiquement pour prolonger les durées de vie et minimiser les efforts de maintenance.

La transition vers des techniques d'emballage avancées telles que les assemblages sans soudure et les modules sans objet de fil est une autre considération pour exiger les attentes du substrat. Ces techniques mettent l'accent sur l'efficacité électrique améliorée et la robustesse mécanique, mais ainsi une augmentation des demandes de température d'assemblage et de tolérance au contrainte sur le substrat. Les plaques de nitrure de silicium peuvent répondre à cette exigence.

Mis à part les avantages mécaniques et thermiques, les substrats de nitrure de silicium sont des isolants électriques supérieurs, maintenant une résistance diélectrique élevée même à des températures élevées. Cela garantit le fonctionnement sûr et fiable dans les applications à haute tension essentielles au développement de l'électronique électrique dans les applications automobiles, industrielles et renouvelables.

Les applications des plaques de nitrure de silicium ne s'arrêtent pas avec les véhicules électriques, ils sont également utilisés dans les entraînements moteurs industriels, les convertisseurs d'énergie éolienne, la traction ferroviaire, les modules d'alimentation aérospatiale et l'électronique grand public haut de gamme sont nécessaires.

Dans les onduleurs de véhicules électriques, par exemple, une température de jonction élevée signifie que les concepteurs peuvent minimiser leurs besoins de refroidissement, entraînant des poids plus légers et une efficacité du système maximale, tandis que dans les convertisseurs d'éoliennes, la stabilité thermique relative et la fiabilité mécanique du nitrure de silicium aident à maintenir des performances fiables dans les pires conditions environnementales.

Le nitrure de silicium est un saut majeur de la technologie de substrat moderne sur l'alumine ou le nitrure d'aluminium, permettant des conceptions plus minces et plus légères, et offrant une ténacité et une fiabilité améliorées par rapport au passé, permettant aux ingénieurs de développer la prochaine génération de modules de puissance haute performance avec confiance.