罗杰斯公司于近日推出了新款 curamik®系列氮化硅 (Si3N4) 陶瓷基板。由于氮化硅的机械强度比其它陶瓷高,所以新款curamik® 基板能够帮助设计者在严苛的工作环境以及 HEV/EV 和其它可再生能源应用条件下实现至关重要的长寿命。

采用氮化硅制成的新款陶瓷基板的挠曲强度比采用 Al2O3和 AlN 制成的基板高。
Si3N4的断裂韧性甚至超过了氧化锆掺杂陶瓷


Si3N4 陶瓷基板主要应用于电机动力系统中的电子元件上
时至今日,功率模块内使用的覆铜陶瓷基板的可靠性一直受制于陶瓷较低的挠曲强度,而后者会降低热循环能力。对于那些整合了极端热和机械应力的应用(例如混合动力汽车和电动汽车 (HEV/EV) 而言,目前常用的陶瓷基板不是最佳选择。基板(陶瓷)和导体(铜)的热膨胀系数存在很大差异,会在热循环期间对键合区产生压力,进而降低可靠性。在今年的 PCIM 展上罗杰斯公司推出的该款 curamik® 系列氮化硅 (Si3N4) 陶瓷基板,将使电力电子模块的寿命延长10倍之多。

随着 HEV/EV 和可再生能源应用的增长,设计者找到了新方法来确保这些推动极具挑战性的新技术发展所需的电子元件的可靠性。由于工作寿命比电力电子使用的其它陶瓷长10倍或者更高,所以氮化硅基板能够提供对于达到必要的可靠性要求至关重要的机械强度。陶瓷基板的寿命是由在不出现剥离和其它影响电路功能与安全的故障的情况下,基板可以承受的热循环重复次数来衡量的。该测试通常是通过从 -55°C 到 125°C 或者 150°C 对样品进行循环运行来完成的。



curamik® 产品市场经理 Manfred Goetz 说:“我们目前的测试结果(-55°C至150°C)表明,curamik® 氮化硅基板的使用寿命比汽车市场,特别是 HEV/EV,通常使用的基板长十倍以上。同样使用氮化硅基板也令整个模块的寿命大大提升。”

使用寿命的延长对于所有将大型半导体晶片直接键合到基板上的功率模块应用而言都至关重要,并且对结温较高(高达250°C)的 SiC 和 GaN 晶片尤为重要。curamik® 氮化硅基板的热导率为 90 W/mK,超过了市面上其它基板的平均值。

新款基板的机械强度使我们能够利用更薄的陶瓷层,从而降低了热阻,提高了功率密度,削减了系统成本。

与Al2O3 和 AlN 基板相比,其挠曲强度改善了很多, 设计师们将因此而受益。氮化硅的断裂韧性甚至超过了氧化锆掺杂陶瓷,在 90 W/mK 的热导率下达到了6.5~7 MPa/√m。

采用直接键合铜 (DBC) 和活性金属钎焊 (AMB) 技术均可生产新款 curamik® 氮化硅陶瓷基板。该产品在6月的 PCIM 展上已经发布,并可提供样品。

20多年以来,作为高效、高可靠应用产品的全球领先厂商,罗杰斯公司的curamik® 系列覆铜陶瓷基板一直是电力电子设计者信赖的产品。

关于罗杰斯公司
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