Підкладки з нітриду кремнію для покращення продуктивності силової електроніки

Сучасні конструкції модулів живлення в основному базуються на оксиді алюмінію (Al2O3) або кераміці AlN, але зростаючі вимоги до продуктивності спонукають розробників розглядати вдосконалені альтернативи підкладки. Одним із прикладів є додатки xEV, де підвищення температури чіпа зі 150°C до 200°C зменшує втрати на комутацію на 10%. Крім того, нові технології упаковки, такі як модулі без припою та дроту, роблять поточні підкладки слабкою ланкою.

Іншим важливим рушієм особливої ​​важливості є потреба у збільшеному терміні служби в суворих умовах, наприклад, у вітрових турбінах. Очікуваний термін служби вітряних турбін становить 15 років без збоїв за будь-яких умов навколишнього середовища, що змушує розробників цього додатка також шукати вдосконалені технології підкладки.

Третім рушієм покращених варіантів підкладки є нове використання компонентів SiC. Перші модулі з використанням SiC і оптимізованої упаковки показали зниження втрат від 40 до 70% порівняно з традиційними модулями, але також викликали потребу в нових методах упаковки, включаючи підкладки Si3N4. Усі ці тенденції обмежать майбутню роль традиційних підкладок Al2O3 та AlN, тоді як підкладки на основі Si3N4 будуть вибором розробників для високопродуктивних силових модулів у майбутньому.

Чудова міцність на вигин, висока в'язкість до руйнування та хороша теплопровідність роблять нітрид кремнію (Si3Ni4) добре придатним для підкладок силової електроніки. Характеристики кераміки та детальне порівняння ключових значень, таких як частковий розряд або зростання тріщин, демонструють значний вплив на кінцеву поведінку підкладки, як-от теплопровідність і температурний цикл.