Substrato rivestito di rame in ceramica a nitruro di silicio

Panoramica del prodotto

Il substrato di rame in ceramica in ceramica in ceramica in ceramica di Puwei rappresenta l'apice della tecnologia del substrato ceramico per le esigenti applicazioni di elettronica di energia. Ingegnerizzato specificamente per una densità di potenza elevata, un'affidabilità eccezionale e requisiti estesi di durata di servizio, questo substrato utilizza la tecnologia avanzata di brasatura attivo (AMB) per legare gli strati di rame alla ceramica di nitruro di silicio ad alte prestazioni (SI3N4).

Come soluzione ideale per i moduli di alimentazione in carburo di silicio di prossima generazione (SIC), i nostri substrati AMB SI3N4 offrono proprietà termiche e meccaniche superiori rispetto ai materiali tradizionali. Mentre produciamo anche substrati di nitruro di alluminio e substrati ceramici di allumina , il nitruro di silicio si distingue per applicazioni che richiedono la massima resistenza alla frattura e resistenza alle shock termiche.

Immagini del prodotto

Substrato ceramico a nitruro di silicio AMB - ottimizzato per applicazioni di alimentazione SIC

Piatti di rame di precisione sulla base ceramica di nitruro di silicio

Confronto per le prestazioni tecniche che mostra i vantaggi del nitruro di silicio

Specifiche tecniche

I nostri substrati AMB di nitruro di silicio sono progettati per soddisfare i requisiti più impegnativi nell'imballaggio elettronico di energia.

Proprietà materiali

• Materiale di base: nitruro di silicio ad alta purezza (SI3N4) Ceramica
• Materiale del rivestimento: rame ad alta conducibilità senza ossigeno
• Conducibilità termica: 80-90 W/M · K (proprietà meccaniche superiori compensano leggermente più basse di ALN)
• Resistenza alla flessione: > 800 MPa (eccezionale resistenza alla frattura)
• Coefficiente di espansione termica: 3,2 ppm/° C (strettamente abbinato ai chip SIC: 3,7 ppm/° C)
• Resistenza dielettrica: > 15 kV/mm
• Forza di buccia: > 80 N/cm (eccellente affidabilità obbligazionaria)

Dimensioni e tolleranze standard

• Spesso in ceramica: da 0,25 mm a 1,0 mm (standard), 0,2 mm-2,0 mm personalizzato
• Spessore di rame: da 0,1 mm a 0,8 mm (più spesso dei processi DBC tipici)
• Tolleranza alla dimensione standard: da ± 0,1 mm a ± 0,5 mm a seconda delle dimensioni
• Piattenezza superficiale: <10μm/cm

Caratteristiche e vantaggi del prodotto

I substrati AMB di nitruro di silicio offrono vantaggi unici che li rendono la scelta preferita per le applicazioni di elettronica di potenza più esigenti.

Vantaggi tecnici chiave

• Eccezionale resistenza agli shock termici: la microstruttura unica del nitruro di silicio offre una resistenza senza pari al ciclo termico, superando di gran lunga le prestazioni dei substrati ceramici di allumina e persino la ceramica di nitruro di alluminio nella durezza della frattura.
• La corrispondenza CTE ottimale con SIC: il coefficiente di espansione termica (3,2 ppm/° C) corrisponde da vicino a quello dei chip in carburo di silicio (3,7 ppm/° C), minimizzando lo stress termico e migliorando l'affidabilità nei moduli di potenza SIC.
• Resistenza meccanica superiore: con una resistenza alla flessione superiore a 800 MPa, i substrati SI3N4 possono resistere a significative sollecitazioni e vibrazioni meccaniche, rendendoli ideali per applicazioni automobilistiche e industriali.
• Affidabilità ad alta affidabilità: il processo AMB crea un legame metallurgico che resiste al ciclo di temperatura estrema e offre una maggiore resistenza alla peella rispetto ai metodi di legame alternativi utilizzati nella produzione di substrati ceramici DBC .
• Capacità di rame spessa: la tecnologia AMB supporta strati di rame più spessi (fino a 0,8 mm) rispetto ad altri processi, consentendo una maggiore capacità di carico di corrente.

Come la tecnologia AMB migliora le prestazioni del nitruro di silicio

Il processo di brasatura in metallo attivo prevede l'utilizzo di leghe di brasatura reattiva contenente elementi come il titanio che reagiscono attivamente con la superficie ceramica, creando un forte legame chimico piuttosto che solo meccanico. Ciò si traduce in prestazioni di ciclismo termico superiori e affidabilità a lungo termine.

Come implementare i substrati AMB SI3N4 nel tuo design

Segui questi passaggi per l'integrazione riuscita dei nostri substrati di nitruro di silicio nei moduli di potenza.

1. Analisi dell'applicazione: determinare se l'applicazione richiede l'eccezionale resistenza meccanica e le prestazioni del ciclo termico del nitruro di silicio rispetto ad altre opzioni come il substrato ceramico DPC o DBC standard.
2. Simulazione termica e meccanica: utilizzare i dati sulla proprietà del materiale per simulare le prestazioni termiche e lo stress meccanico in condizioni operative.
3. Design del substrato: fornire il layout del circuito, i requisiti di spessore del rame e tutte le funzionalità speciali necessarie per l'applicazione.
4. Prototipo di fabbricazione: produciamo campioni di prototipi per i test di validazione, inclusi i test di ciclo di alimentazione e shock termico.
5. Sviluppo del processo di assemblaggio: ottimizzare i processi di Die-Attach e Interconnection per le caratteristiche specifiche del nitruro di silicio.
6. Convalida della qualità: eseguire test completi tra cui ciclo termico, ciclo di alimentazione e stress meccanici.
7. Ramp-up di produzione di volume: scala a volumi di produzione con i nostri sistemi di garanzia della qualità che garantiscono coerenza.

Scenari di applicazione

I substrati ABB di nitruro di silicio eccellono nelle applicazioni in cui l'affidabilità in condizioni estreme è fondamentale.

Applicazioni primarie

• Tenni elettrici per veicoli: i principali inverter, convertitori DC-DC e caricabatterie a bordo in cui le vibrazioni e le richieste di ciclismo termico superano le capacità di altri materiali del substrato.
• Sistemi di energia rinnovabile: inverter solari e convertitori di energia eolica che richiedono affidabilità a lungo termine in ambienti esterni con ampie fluttuazioni della temperatura.
• Azionamenti a motore industriale: unità motore ad alta potenza per attrezzature di produzione in cui vibrazioni meccaniche e ciclo termico potrebbero compromettere substrati meno robusti.
• Trasporto ferroviario: sistemi di conversione di potenza per treni e infrastrutture ferroviarie che richiedono la certificazione per applicazioni critiche per la sicurezza.
• Aerospaziale e difesa: elettronica di potenza per avionica e sistemi militari in cui il fallimento non è un'opzione.

L'eccezionale resistenza alla frattura del nitruro di silicio lo rende particolarmente adatto per applicazioni in cui lo shock meccanico o le vibrazioni potrebbero causare insufficienza catastrofica in materiali ceramici più fragili.

Vantaggi per i clienti

La scelta dei substrati AMB di nitruro di silicio di Puwei offre un valore significativo durante il ciclo di vita del prodotto.

• Affidabilità del prodotto avanzata: ridurre drasticamente i guasti del campo con i substrati dimostrati per resistere alle condizioni di sollecitazione termica e meccanica più esigenti.
• Vita più lunga del prodotto: estendere la durata operativa dei moduli di potenza, particolarmente importante per applicazioni con costi di sostituzione elevati o implicazioni di sicurezza.
• Dimensione e peso ridotta del sistema: l'elevata resistenza meccanica di SI3N4 consente substrati più sottili e progetti di moduli più compatti rispetto alle applicazioni del braccio robotico in ceramica di allumina in cui la resistenza è critica.
• Costo totale di proprietà inferiore: mentre i costi iniziali possono essere più elevati, la durata estesa e i tassi di fallimento ridotti in genere comportano un risparmio significativo rispetto al ciclo di vita del prodotto.
• Vantaggio competitivo: differenziare i tuoi prodotti con la tecnologia che consente prestazioni e affidabilità più elevate rispetto ai concorrenti utilizzando substrati convenzionali.

Certificazioni e conformità

Puwei Ceramic mantiene rigorosi standard di qualità e detiene certificazioni pertinenti per i nostri processi e prodotti di produzione.

• ISO 9001: 2015 Sistema di gestione della qualità certificati strutture di produzione
• IATF 16949: conformità 2016 per le applicazioni automobilistiche
• Certificato di copyright della superficie del dissipatore di calore in ceramica che protegge i nostri progetti innovativi
• Certificato di copyright per sistema di produzione di materiali in ceramica
• UL 94 V-0 Punteggio di infiammabilità per applicazioni critiche per la sicurezza
• ROHS e raggiungimento della conformità per i mercati internazionali

Il nostro impegno per la qualità garantisce che ogni substrato soddisfi i più alti standard per le prestazioni e l'affidabilità.

Opzioni di personalizzazione (servizi OEM e ODM)

Comprendiamo che le soluzioni standard raramente soddisfano i requisiti unici dell'elettronica di energia avanzata. Puwei Ceramic offre servizi di personalizzazione completi.

Capacità di personalizzazione

• Dimensioni e geometria: siamo specializzati in substrati di grande formato fino a 240 mm × 280 mm e possiamo produrre praticamente qualsiasi forma in base alle tue specifiche.
• Variazioni di spessore: spessore ceramico da 0,2 mm a 2,00 mm, con spessore di rame ottimizzato per i requisiti attuali.
• Modelli di circuiti complessi: sofisticati pattern di rame con caratteristiche fini per soddisfare le tue esigenze di progettazione elettrica.
• Speciali finiture superficiali: varie opzioni di metallizzazione tra cui Ni/Au, NI/PD, AG e SN Plating per la saldabilità ottimale e il legame a filo.
• Ottimizzazione specifica dell'applicazione: formulazioni materiali su misura e parametri di elaborazione per l'ambiente operativo specifico.

La nostra esperienza in ceramica metallizzata ci consente di fornire soluzioni che corrispondono perfettamente ai requisiti tecnici e agli obiettivi di costo.

Processo di produzione

Il nostro processo di produzione combina tecnologia avanzata con un rigoroso controllo di qualità per garantire prestazioni coerenti.

1. Preparazione delle materie prime: polvere di nitruro di silicio ad alta purezza con additivi controllati con precisione per la sinterizzazione ottimale.
2. Processo di formazione: fusione a nastro o pressione a secco per creare fogli verdi con densità e spessore uniformi.
3. Sintering: sinterizzazione senza pressioni ad alte temperature per ottenere la piena densità e la microstruttura desiderata.
4. Macchinatura di precisione: macinazione e lucidatura per ottenere dimensioni esatte e requisiti di finitura superficiale.
5. Preparazione della superficie: pulizia e attivazione superficiale per garantire un legame ottimale nel processo AMB.
6. Brasatura in metallo attivo: brasatura ad alta temperatura in atmosfera controllata per creare il legame rame-ceramico.
7. Definizione del modello: fotolitografia e incisione per creare il modello di circuito preciso.
8. Finitura superficiale: applicazione di rivestimenti superficiali protettivi e vincolabili.
9. Assicurazione della qualità: ispezione visiva al 100% e campionamento statistico per i test delle prestazioni.
10. Packaging: garantire l'imballaggio in materiali antiamatici con ammortizzazione adeguata per prevenire danni durante il transito.

Pronto a migliorare la tua elettronica di potenza con l'affidabilità della tecnologia del nitruro di silicio?

Contatta oggi Puwei Ceramic per discutere i tuoi requisiti specifici, richiedere campioni o ottenere un preventivo dettagliato per il tuo progetto.

Offriamo una gamma completa di soluzioni ceramiche avanzate tra cui substrati in ceramica di allumina , ceramica di nitruro di alluminio e ceramiche di metallizzazione specializzate per soddisfare le tue esigenze esatte.