Kan een slim meerlaags AlN-substraat een revolutie teweegbrengen in de verpakking van DBC- en AMB-vermogenselektronica?
AlN-substraten zorgen voor een revolutie in de verpakking van vermogenselektronica
Overzicht van aluminiumnitride (AlN)-substraten in vermogenselektronica
Op het gebied van vermogenselektronica is door de voortdurende toename van de vermogensdichtheid het thermisch beheer een sleutelfactor geworden die de systeemprestaties en betrouwbaarheid beperkt. Aluminiumnitride (AlN), als materiaal met een hoge thermische geleidbaarheid (tot 170 W/mK) en uitstekende elektrische isolatie, wordt geleidelijk het kernsubstraat in hoogwaardige vermogenselektronicapakketten. Dankzij de lage thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) van AlN kan het een goede thermische spanning bereiken die overeenkomt met andere belangrijke materialen zoals silicium, waardoor een solide basis wordt gelegd voor het bouwen van stabiele en efficiënte vermogenselektronicasystemen. Het doel van dit artikel is het bespreken van op AlN gebaseerd slim meerlaags substraat en de toepassing ervan in direct gebonden koper (DBC) en actief metaalsolderen (AMB) substraat voor vermogenselektronica, om een nieuw idee te bieden voor de innovatie en ontwikkeling van verpakkingen voor vermogenselektronica. technologie.
Unieke voordelen van aluminiumnitride (AlN)-substraten
AlN-substraten zijn ideaal voor een efficiënte warmteafvoer vanwege hun uitstekende thermische geleidbaarheid. Bij vermogenselektronische apparaten is warmtebeheer cruciaal, en het efficiënte warmteoverdrachtsvermogen van AlN kan de bedrijfstemperatuur van het apparaat effectief verlagen, de levensduur verlengen en de systeemstabiliteit verbeteren. Tegelijkertijd zorgt AlN, als sterke elektrische isolator, voor de elektrische veiligheid van het vermogenselektronische systeem en voorkomt het fouten veroorzaakt door stroomlekken of kortsluiting. Bovendien minimaliseren de lage CTE-eigenschappen van AlN het verschil in thermische spanning tussen AlN en andere veelgebruikte materialen (zoals silicium, keramiek), waardoor problemen met thermische spanningen tijdens het verpakken worden verminderd en de betrouwbaarheid van de verpakking en de stabiliteit op lange termijn worden verbeterd.
Ontwerp en innovatie van slimme meerlaagse AlN-substraten
Op basis van het behoud van de voordelen van hoge thermische geleidbaarheid en lage CTE, realiseert een slim meerlaags AlN-substraat een complexere circuitlay-out en functie-integratie door middel van meerlaags structuurontwerp. Dit ontwerp optimaliseert niet alleen het warmtegeleidingspad, verbetert de efficiëntie van de warmteafvoer, maar biedt ook meer mogelijkheden voor systeemintegratie. Intelligente componenten zoals temperatuursensoren en regeleenheden voor thermisch beheer kunnen bijvoorbeeld worden ingebed in meerlaagse structuren om realtime temperatuurbewaking en -regeling te realiseren, waardoor het intelligentieniveau van vermogenselektronische systemen verder wordt verbeterd. Bovendien verbetert het meerlaagse ontwerp ook de mechanische sterkte van het substraat en verbetert het het aanpassingsvermogen aan complexe werkomstandigheden.
Toepassingen van DBC- en AMB-technologie op AlN-substraten
DBC-technologie maakt gebruik van de hoge elektrische geleidbaarheid van koper en de hoge thermische geleidbaarheid van AlN, en door het directe bindingsproces wordt de koperlaag stevig aan het AlN-substraat bevestigd om een vermogenselektronisch substraat te vormen met efficiënte warmteafvoer. Dit substraat heeft niet alleen een uitstekende thermische geleidbaarheid, maar behoudt ook een goede elektrische isolatie en is geschikt voor vermogenselektronicatoepassingen met een hoge vermogensdichtheid en hoge spanningsniveaus. De AMB-technologie realiseert de directe verbinding tussen AlN en metaal (zoals koper) via de actieve metaallaag, waardoor de efficiëntie van de warmteoverdracht verder wordt verbeterd en de thermische weerstand van het grensvlak wordt verminderd. AMB-substraat heeft brede toepassingsmogelijkheden getoond in nieuwe energievoertuigen, slimme netwerken, windenergieopwekking en andere gebieden, en biedt krachtige ondersteuning voor de constructie van efficiënte en betrouwbare vermogenselektronische systemen.
Samenvattend hebben het op ALN gebaseerde slimme meerlaagse substraat en de toepassing ervan in DBC- en AMB-substraten voor vermogenselektronica een nieuwe weg geopend voor de innovatie en ontwikkeling van verpakkingstechnologie voor vermogenselektronica. Door volledig gebruik te maken van de unieke voordelen van AlN-materialen, gecombineerd met een intelligent meerlaags ontwerp en geavanceerde verpakkingstechnologie, verbetert het niet alleen de efficiëntie van het thermische beheer en de elektrische prestaties van vermogenselektronische systemen aanzienlijk, maar biedt het ook solide technische ondersteuning voor het bevorderen van de snelle ontwikkeling van nieuwe energie, slimme netwerken en andere gebieden. In de toekomst, met de voortdurende vooruitgang van de materiaalwetenschap en verpakkingstechnologie, wordt verwacht dat op ALN gebaseerde slimme meerlaagse substraten een belangrijke rol zullen spelen op een breder scala aan gebieden, en zullen bijdragen aan de constructie van efficiëntere, intelligentere en betrouwbaardere vermogenselektronische systemen.
