Modul IGBT kendaraan energi baru (NEV) menghadapi daya tinggi, getaran intens, perubahan suhu yang luas, dan lingkungan yang keras. Substrat keramik silikon nitrida (Si₃N₄) yang diproduksi melalui proses AMB menawarkan konduktivitas termal yang tinggi, ketahanan termal yang rendah, keandalan yang kuat, dan daya rekat lapisan tembaga yang sangat baik. Properti ini mengatasi hambatan termal dan keandalan-perangkat SiC berdaya tinggi, menjadikan Si₃N₄ sebagai substrat pilihan untuk pengemasan modul IGBT dan SiC. Selain otomotif, substrat Si₃N₄ juga menjanjikan di bidang kedirgantaraan, tungku industri, sistem traksi, dan elektronik pintar.
Mengapa Silicon Nitride Unggul untuk Aplikasi NEV
1. Konduktivitas Termal yang Cukup untuk-Perangkat Berdaya Tinggi
----Si₃N₄: 80–120 W/(m·K) – sepenuhnya memenuhi kebutuhan pendinginan NEV IGBT
----Al₂O₃: 20–35 W/(m·K) – tidak cukup untuk modul berdaya tinggi
----AlN: 150–220 W/(m·K) – konduktivitas yang sangat baik namun rapuh dan mahal
Untuk kepadatan daya NEV, Si₃N₄ menawarkan keseimbangan optimal antara kinerja termal dan biaya.
2. Kekuatan dan Ketangguhan Unggul
----Si₃N₄: kekuatan lentur 700–900 MPa, ketangguhan luar biasa
----Al₂O₃: 300–400 MPa, rapuh
----AlN: 250–350 MPa, sangat rapuh
NEV mengalami getaran, benturan, akselerasi cepat, dan guncangan suhu. Substrat Si₃N₄ tahan retak dan delaminasi, sehingga memastikan keandalan modul.
3. Ekspansi Termal Cocok dengan Chip Silikon
----Koefisien ekspansi termal Si₃N₄ sangat mirip dengan chip silikon dan IGBT. Selama pengisian cepat atau mengemudi kecepatan tinggi, ini mencegah delaminasi solder atau kerusakan kabel yang disebabkan oleh siklus termal.
4. Suhu Tinggi, Penuaan, Kelembaban, dan Ketahanan Korosi
---- Kompartemen mesin sangat keras: suhu tinggi, kelembapan, oli, dan getaran. Ketahanan oksidasi Si₃N₄, toleransi guncangan termal, dan isolasi listrik memperpanjang masa pakai media 2–3 kali lipat dibandingkan alternatif lain, sehingga mengurangi risiko garansi.
5. Biaya-Kinerja Optimal untuk Produksi Massal
---- AlN mahal, Al₂O₃ berkinerja buruk; Si₃N₄ menawarkan keseimbangan yang tepat antara daya tinggi, keandalan, dan efisiensi biaya. Produsen terkemuka seperti BYD, CATL, Inovance, dan StarPower semakin banyak yang mengadopsi substrat Si₃N₄ dalam skala besar.
Kesimpulan
NEV memerlukan media-berdaya tinggi, andal,-tahan getaran, dan-pengisian daya-yang cepat. Silikon nitrida menghasilkan konduktivitas termal yang tinggi, kekuatan unggul, ekspansi termal rendah, tahan benturan, dan umur panjang-yang mengatasi keterbatasan Al₂O₃ dan AlN, menjadikannya pilihan optimal untuk modul daya otomotif.
Pandangan Industri
Substrat Si₃N₄ proses AMB rumit dan mahal, dengan opsi solder terbatas, membuat produksi lebih menantang dibandingkan DBC atau DPC. Saat ini, pasar AMB Si₃N₄ global masih kecil. Namun, seiring tren perangkat IGBT dan SiC menuju daya dan miniaturisasi yang lebih tinggi, permintaan substrat Si₃N₄ diperkirakan akan tumbuh secara signifikan.
Di YCLaser, kamimesin pemotongan laser keramik presisidapat memproses substrat Si₃N₄ secara efisien, memberdayakan teknologi NEV yang sedang berkembang.Hubungi kamiuntuk menyesuaikan solusi pemotongan optimal untuk aplikasi Anda.
