窒化シリコンプレート

セミコレックス窒化シリコンプレートは、テクノロジーがより小さく、より要求が厳しくなるにつれて、長いサービス寿命と高い熱パフォーマンスパフォーマンスを提供する、パワーエレクトロニクスの厳しい負担を実行するように設計された高性能セラミック基板です。窒化シリコン基質は、機械的強度、骨折の靭性、熱伝導率のユニークな組み合わせにより人気を獲得し、高解放性、高性能電力モジュールの魅力的な基質オプションになり、アルミナ（Al₂O₃）や窒化アルミニウム（ALN）などの従来の材料が必要な期待に応えることはできません。

高骨折の靭性（K₁）は、他の基質材料にはない​​窒化シリコンセラミック特性を与えます。これらのプレートは、熱サイクリングまたは周期荷重によって引き起こされる亀裂や故障損傷に対して高い抵抗を持っています。これは、窒化シリコンプレートが、損傷のない重要なレベルの機械的および熱応力に対応し、システムの信頼性を高めることを意味します。高い曲げ強度の結果は、窒化シリコンプレートの薄い断面です。したがって、同じ機能を実行しながら、重量が少なくなり、スペースが少なくなります。熱性能の観点から、窒化シリコンプレートはALNと同様に作用し、最も極端な性能条件で速い熱散逸を行います。

特に電気およびハイブリッドの電気自動車（XEV）に関して、パフォーマンスの需要が進行し続けるにつれて、従来のセラミック材料が制限に近づいています。チップジャンクション温度が150°Cから200°Cに上昇する場合、スイッチング損失は10％以上減少する可能性があり、システム効率が向上します。この熱の利点には、基質材料の熱的および機械的信頼性が耐えることができるという大きな需要があり、これらの地域で窒化シリコンプレートの構造特性が優れています。

熱衝撃耐性は、si₃n₄プレートのもう1つの大きな利点です。急速な温度変化に対する耐性により、Si₃n₄プレートは、複数の電源サイクリングが行われる熱ショックアプリケーションに理想的な位置に置かれます。高電力密度モジュールは、デバイスのオンとオフを連続的に切り替えることで、生涯を延長し、メンテナンスの取り組みを最小限に抑えるために、熱的に衝撃をかけられています。

はんだのないアセンブリやワイヤーボンドレスモジュールなどの高度なパッケージング技術への移行は、基質の期待を要求するもう1つの考慮事項です。これらの手法は、電気効率と機械的堅牢性の向上を強調しますが、アセンブリ温度の需要と基質の応力耐性の増加を強調しています。窒化シリコンプレートはこの要件を満たすことができます。

機械的および熱的な利点は別として、窒化シリコン基質は優れた電気絶縁体であり、高温でも高い誘電体強度を維持します。これにより、自動車、産業、および再生可能エネルギーのアプリケーションにおけるパワーエレクトロニクスの開発に重要な高電圧アプリケーションでの安全で信頼性の高い運用が保証されます。

窒化シリコンプレートの用途は、電気自動車で停止せず、産業用モータードライブ、風力発電、鉄道牽引力、航空宇宙電力モジュール、安定した熱的に導電性および電気的に絶縁された基板が必要な場合は、高級コンシューマーエレクトロニクスにも使用されます。

たとえば、電気自動車インバーターでは、接合部の温度が高いため、設計者は冷却要件を最小限に抑え、より軽いウェイトと最大のシステム効率をもたらすことができますが、風力タービンコンバーターでは、窒化シリコンの相対的な熱安定性と機械的信頼性が最悪の環境条件で信頼できるパフォーマンスを維持することができます。

窒化シリコンは、アルミナまたは窒化アルミニウムを介した最新の基質技術の大きな飛躍であり、より薄くて軽い設計を可能にし、過去と比較してタフネスと信頼性を向上させ、エンジニアが次世代の高性能パワーモジュールを自信を持って開発できるようにします。