Plošče silicijevega nitrida

Posemonske plošče iz silicijevega nitrida so visokozmogljive keramične podlage, zasnovane za izvajanje strogega bremena elektronske elektronike, ki ponujajo dolgo življenjsko dobo in visoko učinkovitost toplotne zmogljivosti, saj tehnologija postane manjša in zahtevnejša.Silicijev nitridSubstrati dosegajo priljubljenost zaradi edinstvene kombinacije mehanske trdnosti, žilavosti zloma in toplotne prevodnosti, zaradi česar so privlačna možnost substrata v moduli visoke zanesljivosti, visokozmogljivih moči, kjer konvencionalni materiali, kot sta alumina (AL₂O₃) ali aluminijev nitrid (ALN) (ALN), ne morejo več izpolniti zahteve.

Visoka žilavost zloma (K₁) daje lastnosti keramike silicijevega nitrida, ki jih drugi materiali substrata nimajo. Te plošče imajo veliko odpornost proti razpokanju in poškodbah okvare, ki jih povzroča toplotno kolesarjenje ali ciklična obremenitev. To pomeni, da bo plošča iz silicijevega nitrida sprejela pomembno raven mehanskega in toplotnega stresa, brez poškodb, kar poveča zanesljivost sistema. Rezultat visoke trdnosti upogiba je tanjši presek plošč silicijevega nitrida; Zato lahko tehtajo manj in zavzamejo manj prostora, medtem ko nastopajo z enako zmogljivostjo. Glede na toplotno zmogljivost silicijev nitridni plošče delujejo podobno kot ALN s hitrim odvajanjem toplote v najbolj ekstremnih pogojih zmogljivosti.

Ker zahteve za uspešnost še naprej napredujejo, zlasti glede električnih in hibridnih električnih vozil (XEVS), se tradicionalni keramični materiali bližajo njihovim omejitvam. V primerih, ko se temperatura stika Chip povečuje s 150 ° C na 200 ° C, se lahko izgube preklopa zmanjšajo za več kot 10 %, kar poveča učinkovitost sistema. Ta toplotna prednost prinaša večje povpraševanje, da lahko toplotna in mehanska zanesljivost substratnih materialov zdrži, strukturne lastnosti silicijevih nitridnih plošč pa se v teh regijah odlikujejo.

Toleranca toplotnega udarca je še ena velika prednost plošč Si₃n₄. Toleranca na hitre temperaturne spremembe postavlja plošče Si₃n₄ v idealen položaj za aplikacije za termični šok, kjer poteka več kolesarjenja. Moduli z visoko močjo, ki neprestano vklopi in izklopi naprave, ki nenehno vklopijo in izklopijo, da podaljšajo življenjsko dobo in zmanjšajo prizadevanja za vzdrževanje.

Prehod proti naprednim tehnikam embalaže, kot so sklopi brez spajkalnikov in moduli brez žic, je še en premislek za zahtevna pričakovanja substrata. Te tehnike poudarjajo izboljšano električno učinkovitost in mehansko robustnost, vendar s tem povečane potrebe po temperaturi montaže in stresne tolerance na podlagi. Plošče silicijevega nitrida lahko izpolnijo to zahtevo.

Poleg mehanskih in toplotnih koristi so silicijevi nitridni substrati vrhunski električni izolatorji, ki ohranjajo visoko dielektrično trdnost tudi pri povišanih temperaturah. To zagotavlja varno in zanesljivo delovanje v visokonapetostnih aplikacijah, ki so ključne za razvoj električne elektronike v avtomobilskih, industrijskih in obnovljivih energetskih aplikacijah.

Uporaba plošč silicijevega nitrida se ne ustavi z električnimi vozili, uporabljajo se tudi v industrijskih motornih pogonih, pretvornikih vetrnih moči, oprijemanju železnic, modulih vesoljske moči in potrošniški elektroniki vrhunskega cenovnega razreda, kjer je potrebna stabilna, toplotno prevodna in električno insulirajoča substrat.

Na primer, pri pretvornikih električnih vozil, visoka temperatura stika pomeni, da lahko oblikovalci zmanjšajo svoje zahteve za hlajenje, kar ima za posledico lažje teže in največjo učinkovitost sistema, medtem ko pri pretvornikih vetrnih turbin relativna toplotna stabilnost in mehanska zanesljivost silicijevega nitrida pomagajo ohraniti zanesljivo delovanje v najslabših okoljskih razmerah.

Silicijev nitrid je velik preskok v sodobni substratni tehnologiji nad glinico ali aluminijevim nitridom, ki omogoča tanjši in lažji dizajni ter nudi izboljšano žilavost in zanesljivost v primerjavi s preteklostjo, ki inženirjem omogoča, da z zaupanjem razvijejo naslednjo generacijo modulov z visoko zmogljivimi močmi.