1. Nuovo materiale in ceramica
Nella produzione di materiali ceramici avanzati per substrati DBC e AMB, allumina (Al₂o₃), nitruro di alluminio (ALN) e nitruro di silicio (Si₃n₄) sono le scelte più popolari. Questi materiali ceramici avanzati presentano vantaggi come una buona resistenza dielettrica, un elevato punto di fusione e una forte resistenza alla corrosione chimica. Quindi, anche in condizioni difficili, possono essere ampiamente usati come isolanti nel campo dell'elettronica di potenza.
Sebbene questi materiali possano essere utilizzati nei moduli di alimentazione più avanzati attualmente, i loro limiti nelle proprietà termiche e meccaniche limitano la manutenzione o l'estensione della durata di servizio del modulo aumentando la densità di energia. Il campo del materiale in ceramica deve effettuare scoperte nelle proprietà termiche e meccaniche attraverso nuove ricerche e sviluppo, che possono cambiare il modello del settore.
2. Dicking degli strati di rame
Il rame è riconosciuto come materiale ideale per la metallizzazione del substrato ceramico a causa della sua eccellente conducibilità elettrica e termica. Requisiti come la densità energetica, la capacità di trasporto corrente e l'affidabilità continuamente migliorate hanno portato alla diffusa applicazione di materiali in rame sul mercato. Inoltre, il rame presenta vantaggi come una facile disponibilità di materie prime, un prezzo relativamente basso e una durata.
Di solito, lo spessore del rame varia da 127 micron a 800 micron. Tuttavia, i produttori di moduli stanno cercando di spingere i limiti delle tecnologie di semiconduttore e di imballaggio, con l'obiettivo di aumentare ulteriormente la potenza di uscita sull'area esistente o più piccola. Il risultato finale sarà lo sviluppo di substrati con uno spessore dello strato di rame superiore a 1 millimetro.
Date le caratteristiche isotropiche di tali materiali, l'attacco chimico a umido non è più adatto per modellare strati di rame spessi. Questo perché questo metodo allargherà le scanalature tra i conduttori di rame, mentre i clienti devono restringere le scanalature per ridurre l'area occupata del modulo. Pertanto, devono essere sviluppate tecnologie di elaborazione della struttura speciale per ridurre le lacune, creare bordi laterali verticali e ottenere la più piccola larghezza della scanalatura possibile.
3. Integrazione
In generale, l'integrazione offre la possibilità di massimizzare i benefici della catena del valore dell'elettronica di alimentazione. Finché il substrato, la piastra di base e la piastra di base di dissipazione del calore possono essere combinati in modo intelligente in un componente, la dissipazione del calore, l'affidabilità e l'efficacia del costo possono essere migliorate. Questo perché sia i produttori di moduli che gli utenti finali vogliono ridurre il numero di passaggi di assemblaggio e livelli di connessione. Quando il substrato è integrato e collegato con una barra di bus -bus rigida (o un circuito stampato flessibile), l'induttanza parassita nei cicli del cancello e la commutazione può essere notevolmente ridotta. Anche i componenti passivi come i condensatori o l'intero sistema di raffreddamento possono essere integrati sul substrato.
Tuttavia, l'integrazione di solito comporta un cambiamento nel modo di pensare. Maggiore è il grado di integrazione, maggiore è il rischio. Questo perché sotto la stessa perdita di produzione, il costo di demolizione diventa più significativo. Inoltre, non tutte le integrazione funzionano. Per formulare la migliore strategia, è necessaria un'analisi approfondita del processo e della catena del valore.
