Substrati rivestiti di rame in ceramica AMB per nuova energia

I substrati di rame in ceramica ABB (Active Metal Brazing) rappresentano un progresso significativo negli imballaggi elettronici di potenza, basandosi sulla fondazione della tecnologia DBC (Direct Bond Copper). Questi substrati sono progettati per soddisfare i requisiti impegnativi delle applicazioni ad alta potenza e ad alta temperatura nel nuovo settore energetico. L'innovazione di base risiede nell'uso di elementi contenenti saldatura in metallo attivo come Ti (titanio) e Zr (zirconio), che consente un solido legame tra materiali diversi - ceramica e rame - a temperature elevate di circa 800 ° C.

Come produttore leader, la ceramica Puwei è specializzata in soluzioni ceramiche avanzate, tra cui substrati in ceramica di allumina , substrati di nitruro di alluminio e prodotti per substrati in ceramica DBC . I nostri substrati AMB sono particolarmente progettati per i dispositivi di alimentazione di prossima generazione, offrendo prestazioni superiori in gestione termica, isolamento elettrico e affidabilità meccanica. Sono ideali per veicoli elettrici, sistemi di energia rinnovabile e convertitori di energia industriale in cui l'efficienza e la durata sono fondamentali.

I substrati AMB di Puwei Ceramic sono disponibili in varie configurazioni di materiale per soddisfare le esigenze specifiche dell'applicazione. I parametri tecnici chiave includono:

• Materiali: allumina (Al₂o₃), nitruro di alluminio (ALN), nitruro di silicio (Si₃n₄). Il nitruro di silicio è preferito per applicazioni ad alta affidabilità grazie alle sue eccellenti proprietà termiche e meccaniche.
• Spessore di lamina di rame: varia da 0,3 mm a 0,8 mm, con spessori personalizzati fino a 2,00 mm disponibili.
• Spessore ceramico: in genere da 0,25 mm a 1,0 mm, consentendo progetti compatti.
• Conducibilità termica:
  • Si₃n₄-Amb:> 90 W/MK
  • ALN-AMB: 180-200 W/Mk
  • Al₂o₃-Amb: 24-28 W/Mk
• Distensione di legame: > 80 MPa, garantendo l'adesione del foglio di rame in ciclo termico.
• Coefficiente di espansione termica (CTE): il nitruro di silicio CTE è ~ 3,2 ppm/k, accoppiando strettamente SIC (4,0 ppm/k) e chip SI (4,1 ppm/k).
• Intervallo di temperatura di funzionamento: da -55 ° C a 400 ° C, adatto per ambienti estremi.
• Resistenza dielettrica: > 20 kV/mm, fornendo un eccellente isolamento elettrico.
• Taglie standard: fino a 240 mm x 280 mm, con formati più grandi disponibili tramite personalizzazione.

Queste specifiche assicurano la compatibilità con semiconduttori ad alta potenza come SIC e IGBT, rendendo i nostri substrati una scelta preferita per le applicazioni automobilistiche e industriali.

Di seguito sono riportate le immagini ad alta risoluzione che mostrano la struttura e le applicazioni del substrato AMB. (Nota: i video possono essere incorporati qui su richiesta di dimostrazioni dinamiche.)

Figura 1: substrato AMB utilizzato in un nuovo modulo di potenza energetica, evidenziando la progettazione compatta e il rivestimento in rame.

Figura 2: primo piano della superficie del substrato AMB, illustrando lo strato di rame uniforme e la base ceramica.

I substrati AMB offrono vantaggi distinti rispetto ai tradizionali substrati DBC o DPC. Di seguito sono riportate le caratteristiche chiave spiegate in dettaglio:

Alta conduttività termica

Con conduttività termica superiore a 90 W/MK per le varianti Si₃n₄-AMB, questi substrati dissipano in modo efficiente il calore da dispositivi ad alta potenza. Ciò è fondamentale per prevenire il surriscaldamento in inverter EV e inverter solari, migliorando così la longevità del sistema. Rispetto ai substrati ceramici di allumina standard, AMB fornisce una migliore dissipazione di calore fino a 3 volte.

Forza di legame eccezionale

Il processo di brasatura in metallo attivo crea un legame chimico all'interfaccia ceramica-metallo, ottenendo punti di forza di peeling di oltre 80 MPa. Ciò impedisce la delaminazione del rame durante il ciclo termico, un problema comune in materiali meno avanzati.

Matching di espansione termica ottimizzata

Il CTE di silicio nitruro (3,2 ppm/k) si allinea da vicino a materiali a semiconduttore come SIC, riducendo lo stress termico e il cracking. Ciò rende i substrati AMB ideali per l'attacco a chip diretto senza strati intermedi.

Elevata capacità di trasporto di corrente

Supportare gli spessori del rame fino a 0,8 mm, questi substrati possono gestire correnti superiori a 500 A, adatte a applicazioni per impieghi pesanti nelle turbine eoliche e nei sistemi ferroviari.

Resistenza agli shock termici superiori

I test di -55 ° C a 150 ° C mostrano una durata di> 5.000 cicli, sovraperformando molti prodotti ceramici elettronici . Questa affidabilità è vitale per i sistemi di accumulo di energia automobilistica ed esterna.

Confronto con altre tecnologie

• vs. substrato ceramico DBC: AMB offre una maggiore resistenza al legame e migliori prestazioni in ambienti ad alta temperatura.
• vs. substrato ceramico DPC: AMB è più adatto per applicazioni ad alta potenza a causa di strati di rame più spessi.
• vs. ceramica metallizzata standard: AMB offre una maggiore affidabilità attraverso il legame in metallo attivo.

Per gli ingegneri e i gestori degli appalti, ecco una guida semplificata all'utilizzo di substrati AMB nei moduli di potenza:

1. Selezione del substrato: scegli il materiale appropriato (ad es., Si₃n₄ per alta affidabilità, ALN per la migliore conducibilità termica) in base alla densità di potenza e ai requisiti termici.
2. Pagamenti del circuito: lavorare con il nostro team per progettare il layout del circuito. Offriamo servizi di incisione per creare tracce precise sul livello di rame.
3. Assemblaggio dei componenti: chip a semiconduttore di saldatura (EG, MOSFET SIC) direttamente sul substrato AMB usando processi standard di Die-Attach. La corrispondenza CTE del substrato minimizza lo stress.
4. Gestione termica: collegare il substrato a un dissipatore di calore mediante materiali di interfaccia termica. L'elevata conduttività termica garantisce un efficiente trasferimento di calore.
5. Test e validazione: condurre test elettrici e termici per garantire le prestazioni in condizioni operative. I nostri substrati sono pre-testati per la resistenza dielettrica e il ciclo termico.

Per i progetti personalizzati, il nostro team di supporto tecnico può aiutare con le linee guida di integrazione.

I substrati AMB sono distribuiti in più settori ad alta crescita. Di seguito sono riportate le applicazioni chiave con esempi:

Nuovi veicoli energetici (NEV)

Nei veicoli elettrici e ibridi, i substrati AMB vengono utilizzati in inverter di trazione e caricabatterie a bordo. La combinazione "SIC + AMB" supporta architetture 800V, riducendo i tempi di ricarica e migliorando l'efficienza. Gestiscono correnti elevate mentre resistono a variazioni di temperatura sotto il cappuccio.

Transito ferroviario

Per i sistemi di propulsione ferroviaria, i substrati AMB forniscono affidabilità in inverter e convertitori. La loro resistenza agli shock termici garantisce il funzionamento in climi variabili, dal calore del deserto al freddo artico.

Integrazione del vento-solare

In energia rinnovabile, questi substrati vengono utilizzati negli inverter fotovoltaici e nei sistemi di gestione delle batterie. Ad esempio, nello stoccaggio di energia su larga scala, migliorano l'efficienza dei convertitori DC-AC, completando la nostra ceramica di nitruro di alluminio per applicazioni ad alta frequenza.

Energia idrogeno

I substrati AMB servono nei controller di potenza delle celle a combustibile, dove sono cruciali la resistenza ad alta temperatura e umidità. Garantiscono prestazioni stabili negli elettrolizzatori e nelle pile di celle a combustibile.

Unità industriale

I sistemi motori e UPS ad alta potenza beneficiano della durata di ABB, riducendo i tempi di inattività negli impianti di produzione.

Scegliendo i substrati AMB di Puwei Ceramic, i gestori degli appalti e gli ingegneri guadagnano:

• Durata del prodotto esteso: ridotta lo stress termico riduce i tassi di fallimento, riducendo i costi di manutenzione.
• Una maggiore efficienza del sistema: una migliore dissipazione del calore consente progetti più piccoli e più potenti.
• Risparmio dei costi: la vita e l'affidabilità più lunghe riducono il costo totale di proprietà rispetto ai substrati convenzionali.
• Flessibilità di progettazione: dimensioni e materiali personalizzati consentono soluzioni ottimizzate per esigenze specifiche.
• Fast Time-to-Market: la nostra esperienza nella ceramica di metallizzazione accelera la prototipazione e la produzione.

La ceramica Puwei aderisce agli standard internazionali di qualità e sicurezza, garantendo l'affidabilità del prodotto:

• ISO 9001: sistema di gestione della qualità certificato 2015
• ROHS e raggiungere la conformità per la sicurezza ambientale
• Certificazioni specifiche del settore: riconoscimento UL per i componenti elettrici
• Protezione da brevetto: certificato di copyright per il sistema di produzione di materiali in ceramica (n. Belitto: GXLH41023Q10642R0S)
• Gli audit regolari garantiscono una qualità costante tra i lotti.

Queste certificazioni forniscono garanzia per l'approvvigionamento globale, in particolare in mercati regolamentati come l'Europa e il Nord America.

Offriamo servizi OEM e ODM completi per soddisfare i requisiti unici:

• Personalizzazione delle dimensioni: produciamo substrati da 0,2 mm a 2,00 mm di spessore, con grandi formati fino a 240 mm x 280 mm. Sono disponibili dimensioni non standard come 95 mm x 400 mm.
• Selezione del materiale: scegliere tra allumina, nitruro di alluminio o nitruro di silicio in base alle esigenze termiche e meccaniche.
• Design del circuito: fornire schemi per i modelli di incisione personalizzati.
• Spessore di rame: regolare lo spessore dello strato di rame da 0,1 mm a 0,8 mm per i requisiti di corrente.
• Turnaround rapida: consegna del prototipo entro 2 settimane per progetti urgenti.

Le nostre capacità di grandi dimensioni, come i substrati di Disc Ceramics ALN , hanno ricevuto un feedback positivo per l'innovazione e la precisione.

Il nostro processo di produzione garantisce alta qualità e coerenza:

1. Preparazione del materiale: le polveri ceramiche di alta purezza (ad es. Si₃n₄) vengono premute in substrati e sinterizzate ad alte temperature.
2. Applicazione in pasta di metallo attivo: una pasta di saldatura contenente TI/ZR viene stampata sullo schermo sulla superficie ceramica.
3. Stratizzazione del foglio di rame: la foglio di rame senza ossigeno viene posizionata sulla pasta.
4. Brasatura a vuoto: il gruppo viene riscaldato a ~ 800 ° C in un forno a vuoto, sciogliendo la saldatura e formando un legame chimico.
5. Incisione e patterning: fotolitografia e incisione creano tracce di circuiti precisi.
6. Controllo di qualità: ogni substrato subisce test visivi, elettrici e termici prima dell'imballaggio.

Questo processo sfrutta la nostra esperienza nella tecnologia del dissipatore di calore in ceramica , garantendo prodotti senza difetti.

Ecco esempi di feedback da clienti globali (nomi aziendali anonimi per la privacy):

• Fornitore di livello-1 automobilistico (Germania): "I substrati AMB di Puwei hanno ridotto la resistenza termica nei nostri invertitori EV del 30%, consentendo cicli di trasmissione più lunghi. Il loro supporto per le dimensioni personalizzate era inestimabile."
• Produttore di inverter solare (USA): "Siamo passati da DBC a AMB per i nostri ultimi inverter da 150 kW. Le prestazioni di ciclismo termico hanno superato le aspettative, con zero guasti dopo 1 anno di test sul campo".
• Industrial Drive Company (Giappone): "L'elevata capacità attuale di questi substrati ci ha permesso di miniaturizzare le nostre unità motorie senza compromettere il potere. La qualità di Puwei è coerente".

D1: Qual è la differenza tra i substrati AMB e DBC?

A: AMB utilizza un brasatura in metallo attivo per un legame più forte a temperature più elevate, mentre DBC si basa sul legame privo di ossigeno. AMB è migliore per applicazioni ad alta affidabilità come Automotive.

Q2: i substrati ABM possono essere utilizzati con dispositivi di carburo di silicio (SIC)?

A: Sì, il CTE di Si₃n₄-Amb corrisponde strettamente al SIC, rendendolo ideale per i moduli di potenza SIC per ridurre lo stress termico.

Q3: Qual è il tempo di consegna per gli ordini personalizzati?

A: Gli ordini standard vengono spediti in 4-6 settimane. I prototipi possono essere consegnati in 2 settimane con un servizio accelerato.

Q4: fornisci supporto tecnico per l'integrazione del design?

A: Assolutamente. I nostri ingegneri aiutano con i protocolli di ottimizzazione, selezione dei materiali e test.

D5: Come si confronta ABB con il tuo substrato ceramico DPC?

A: DPC è migliore per applicazioni ad alta frequenza e fine, mentre ABM eccelle in scenari ad alta potenza e ad alta temperatura. Possiamo raccomandare in base alle tue esigenze.

Per citazioni o richieste tecniche, contattare il nostro team di vendita. Accogliamo con favore le partnership OEM e le collaborazioni a lungo termine.