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      氮化硅陶瓷基板與新能源汽車的邂逅

      新聞資訊

      氮化硅陶瓷基板與新能源汽車的邂逅

      【摘要】:
      目前,對保護環境和節約能源的呼聲高漲,使得國內的新能源電動汽車倍受關注。大功率封裝器件在調控汽車速度和儲存-轉換交流和直流上發揮著決定性作用。而高頻率的熱循環對電子封裝的散熱提出了嚴格的要求,同時工作環境的復雜性和多元性需要封裝材料具有較好的抗熱震性和高強度來起到支撐作用。此外,隨著以高電壓、大電流和高頻化為主要特征的現代電力電子技術的高速發展,應用于該技術的功率模塊散熱效率更成為了關鍵。電子封裝

      目前,對保護環境和節約能源的呼聲高漲,使得國內的新能源電動汽車倍受關注。大功率封裝器件在調控汽車速度和儲存-轉換交流和直流上發揮著決定性作用。而高頻率的熱循環對電子封裝的散熱提出了嚴格的要求,同時工作環境的復雜性和多元性需要封裝材料具有較好的抗熱震性和高強度來起到支撐作用。此外,隨著以高電壓、大電流和高頻化為主要特征的現代電力電子技術的高速發展,應用于該技術的功率模塊散熱效率更成為了關鍵。電子封裝系統中的陶瓷基板材料是高效散熱的關鍵,同時為了應對工作環境的復雜化也應具有高強度和高可靠性。

       

      近年來已經大規模生產、應用較為廣泛的陶瓷基板主要有:Al2O3、BeO、SiC、Si3N4、AlN等。

       

      不同種類陶瓷基板的性能(來源:廖圣俊.基片用氮化硅陶瓷材料的制備及性能研究)

       

      Al2O3由于其制備工藝簡單、絕緣性好,且耐高溫,目前在散熱基板行業中占有重要的地位。但是Al2O3的熱導率較低,無法滿足高功率大電壓器件發展要求,只適用于對散熱要求較低的工作環境,而且由于彎曲強度較低也限制了Al2O3陶瓷作為散熱基板的應用范圍。

       

      BeO陶瓷基板雖然具有較高的熱導率和較低的介電常數,滿足高效散熱的要求,但是由于其具有毒性,對工作人員的健康產生影響,不利于大規模應用。

       

      AlN陶瓷具有較高的熱導率,被認為是散熱基板的候選材料。但AlN陶瓷抗熱震性能差,易潮解,強度韌性較低,不利于在復雜的環境中工作,難以保證其應用的可靠性。

       

      SiC陶瓷雖然具有很高的熱導率,但是由于其具有較高的介電損耗和較低的擊穿電壓,不利于應用在高頻高壓的工作環境中。

       

      氮化硅是國內外公認兼具高導熱、高可靠性等綜合性能最好的陶瓷基板材料。盡管Si3N4陶瓷基板具有略低于AlN的導熱性,但其抗彎強度、斷裂韌性都可達到AlN的2倍以上;同時,Si3N4陶瓷的熱導率遠大于Al2O3陶瓷;此外,Si3N4陶瓷基板的熱膨脹系數與第3代半導體襯底SiC晶體接近,使其能夠與SiC晶體材料匹配性更穩定。這使Si3N4成為第3代SiC半導體功率器件高導熱基板材料的首選。

       

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