Rozwiązywanie problemów z dużą gęstością mocy i awariami termicznymi — ceramiczne podłoża z azotku krzemu umożliwiają stabilne pakowanie dla półprzewodników nowej generacji

Wraz z rozwojem półprzewodników trzeciej generacji, takich jak SiC, GaN i moduły IGBT, w kierunku wyższej gęstości mocy i częstotliwości przełączania, klienci stają w obliczu rosnących wyzwań związanych z awariami termicznymi i niezawodnością urządzeń. W warunkach wysokiej temperatury i wysokiego prądu, konwencjonalne podłoża z tlenku glinu lub azotku glinu często cierpią z powodu niskiej przewodności cieplnej i słabej wytrzymałości mechanicznej, co prowadzi do przegrzewania, zmęczenia lutowia lub rozwarstwiania.

Podłoże ceramiczne z azotku krzemu (Si₃N₄) o wysokiej przewodności cieplnej stanowi przełomowe rozwiązanie. Wyprodukowane z wysokiej czystości proszku Si₃N₄ poprzez precyzyjne formowanie i spiekanie w temperaturze powyżej 2000°C, zapewnia przewodność cieplną >80 W/(m·K), a także doskonałą izolację, niskie straty dielektryczne i doskonałą wytrzymałość na zginanie.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych materiałów, współczynnik rozszerzalności cieplnej azotku krzemu ściśle odpowiada chipom krzemowym, zmniejszając naprężenia termiczne i zapobiegając rozwarstwianiu. Jego wysoka odporność na pękanie i odporność na szok termiczny zapewniają niezawodność podczas szybkich cykli nagrzewania i częstych operacji start-stop, znacznie wydłużając żywotność modułu.

Ceramiczne podłoża z azotku krzemu są obecnie szeroko stosowane w modułach napędowych silników EV, przetwornicach trakcyjnych kolei, systemach sterowania pociągami dużych prędkości i jednostkach zasilania szybkiego ładowania. Informacje zwrotne od klientów wskazują na obniżenie temperatury złącza nawet o 15% i potrójną poprawę żywotności w cyklach termicznych w porównaniu z tradycyjnymi podłożami.

Dzięki wysokiej przewodności cieplnej, niezawodności mechanicznej i izolacji elektrycznej, ceramiczne podłoża z azotku krzemu stały się preferowanym materiałem do pakowania elektroniki mocy nowej generacji i zarządzania termicznego, wspierając bezpieczniejsze, trwalsze i bardziej wydajne systemy półprzewodnikowe.