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如今氮化硅陶瓷基板已成为新能源汽车最关键的核心材料

 时间:2022-10-11     浏览:1348     分享

近年来,半导体器件沿着大功率化、高频化、集成化的方向迅猛发展。半导体器件工作产生的热量是引起半导体器件失效的关键因素,而绝缘基板的导热性是影响整体半导体器件散热的关键。

 

而这些年来已经有大规模生产、应用较为广泛的陶瓷基板主要有:AI2O3、AINSi3N4SiCBeO等。同时,氮化硅陶瓷基板的热导率远大于氧化铝陶瓷,碳化硅MOSFET在新能源汽车的核心电机驱动中,采用了碳化硅MOSFET器件比传统碳化硅IGBT带来5%~10%的续航提升。

 

如今在应力方面,热膨胀系数与硅很接近,在整个模块内部应力较低,从而提高了高压的IGBT模块的可靠性。氮化硅陶瓷覆铜板因其可以焊接更厚的无氧铜以及更高的可靠性,在未来新能源汽车领域上用于高可靠功率模块中应用比较广泛。无论是氧化铝、氮化铝还是氮化硅等陶瓷基板,均需要根据IGBT需求规格进行选材,并且采用合适的覆铜工作制成板材。

 

氮化硅是一组具有高强度、断裂韧性、硬度、耐磨性和良好的化学和热稳定性的先进工程陶瓷板。它是一种重要的结构陶瓷材料,具有高硬度、固有润滑性、耐磨性、耐高温、抗氧化用作高档耐火材料。氮化硅陶瓷基板材料具有热稳定性高、抗氧化性强、产品尺寸精度高等优良性能,由于氮化硅是一种键合强度高的共价化合物,它在空气中能形成一层氧化物保护膜,还具有良好的化学稳定性,在1200℃以下不会被氧化。

 

氮化硅陶瓷物理特性Si3N4是以共价键为主的化合物,键的方向性强,结构中缺陷的形成和迁移需要的能量大,即缺陷扩散系数低(缺点),难以烧结,其中共价键Si-成分为70%,离子键为30%,同时由于Si3N4本身结构不够致密,从而为提高性能需要添加少量氧化物烧结助剂,通过液相烧结使其致密化。

 

非氧化物烧结助剂的优势在于可以减少额外引入的氧,这对于净化氮化硅晶格,减少晶界玻璃相,提高热导率及高温性能具有重要的意义。3种陶瓷基板材料性能对比相比于其他陶瓷材料来说,氮化硅陶瓷基板具有许多优异的特性,比如具有较高的理论热导率、良好的化学稳定性能、无毒、较高的抗弯强度和断裂韧性等。

 

以上所述氮化硅陶瓷基板对于新能源汽车再适合不过的,氮化硅陶瓷板可以适应高温高压的工作环境。能及时散去电源系统中的高热量,能适应汽车内部恶劣的环境,保证各大功率负载的正常运行的同时还能保护芯片正常工作。延长电子设备的使用周期,节约更多空间为新能源汽车提供更多可能性。