Керамічні мідні підкладки AMB: створені для нової щільності енергії
Керамічні обміднені підкладки Puwei Active Metal Brazing (AMB) представляють собою вершину високонадійної технології з’єднання для силової електроніки нового покоління. Технологія AMB, розроблена спеціально для задоволення екстремальних теплових, механічних та електричних вимог нових енергетичних застосувань, створює непорушний металургійний зв’язок між міддю та керамікою. Ця підкладка є наріжним каменем для створення компактних, ефективних і наднадійних модулів живлення в електричних транспортних засобах (EV), відновлюваних джерелах енергії та промислових приводах, безпосередньо вирішуючи основні проблеми розсіювання тепла, зміну потужності та довготривалу довговічність у потужних мікроелектронних компонентах .
Чому AMB є найкращим вибором для вимогливих нових енергетичних застосувань
- Незрівнянна міцність і надійність з’єднання (>80 МПа): процес активного паяння металу утворює хіміко-металургійний зв’язок, практично усуваючи ризик розшарування міді під час екстремального термічного циклу — критична перевага перед традиційним DBC для автомобільних і промислових середовищ із високою вібрацією.
- Чудові теплові та механічні характеристики з Si3N4: Нітрид кремнію (Si3N4) AMB пропонує виняткову комбінацію високої теплопровідності (>90 Вт/мК), виняткової міцності на вигин і КТР, який близько відповідає карбіду кремнію (SiC) та іншим широкозонним напівпровідникам, різко знижуючи термомеханічну напругу в силових пристроях .
- Найвища щільність потужності та потужність струму: підтримує товсті шари міді (до 0,8 мм стандартно, 2,00 мм спеціально), що забезпечує надзвичайно високу пропускну здатність по струму (> 500 A), що дозволяє створювати більш компактні інвертори та конвертери в електромобілів і сонячних системах.
- Надзвичайний термін служби термоциклів (>5000 циклів): перевірена надійність за різких коливань температури (від -55°C до 150°C), що значно перевищує термін служби стандартних підкладок, що безпосередньо означає подовжену гарантію на виріб і зменшення кількості відмов у польових умовах.
- Гнучкість матеріалів для оптимізації дизайну: вибирайте з AlN-AMB для максимальної теплопровідності (до 200 Вт/мК), Si3N4-AMB для максимальної міцності та надійності або Al2O3-AMB для економічно ефективних рішень — усе в межах однієї міцної архітектури з’єднання AMB.
Технічні характеристики
Наші підкладки AMB розроблені з точністю, щоб забезпечити послідовні високопродуктивні характеристики, критичні для конструкції вашого силового модуля.
Доступні системи та конфігурації матеріалів
- Параметри кераміки:
- Нітрид алюмінію (AlN): надвисока теплопровідність (180-200 Вт/мК).
- Нітрид кремнію (Si3N4): найкраща в своєму класі механічна міцність, в’язкість до руйнування та відмінна теплопровідність (>90 Вт/мК) з ідеальним КТР, що відповідає SiC.
- Глинозем (Al2O3 - 96% і 99%): економічно ефективний і надійний з хорошою електричною ізоляцією.
- Мідний шар: безкиснева мідь високої провідності (OFHC), товщина від 0,3 мм до 0,8 мм (стандарт), налаштовується до 2,00 мм.
- Товщина кераміки: 0,25 мм, 0,32 мм, 0,38 мм, 0,63 мм, 1,0 мм (доступно на замовлення).
- Розмір панелі: стандартний до 240 мм x 280 мм. Більші формати для конкретних програм за запитом.
Ключові параметри продуктивності
- Міцність на відрив (від міді до кераміки): > 80 МПа (зазвичай 100-150 МПа).
- Теплопровідність: AlN: 180-200 Вт/мК | Si3N4: >90 Вт/мК | Al2O3 (99%): 24-28 Вт/мК.
- Діелектрична міцність: > 20 кВ/мм.
- Коефіцієнт теплового розширення (CTE): Si3N4: ~3,2 ppm/K | AlN: ~4,5 ppm/K | Al2O3: ~6,8 ppm/K.
- Діапазон робочих температур: від -55°C до +400°C (безперервно).
- Термоциклічна продуктивність: > 5000 циклів (від -55°C до +150°C) згідно з галузевими стандартними тестами.
Технологія AMB: надійне рішення для склеювання
Активна пайка металу (AMB) — це процес вакуумної пайки з використанням спеціальної паяльної пасти, що містить такі активні елементи, як титан (Ti) або цирконій (Zr). Під час високотемпературного випалу ці активні елементи вступають у реакцію з керамічною поверхнею, створюючи міцний хімічний зв’язок, тоді як сплав припою змочується та з’єднується з мідною фольгою. Це призводить до щільного, вільного від пустот і надзвичайно міцного інтерфейсу.
Чому AMB перевершує DBC і DPC
- Порівняно з міддю з прямим зв’язуванням (DBC): AMB забезпечує значно вищу міцність на відрив і кращу стійкість до термічної втоми та розшарування, особливо для складної кераміки, як-от Si3N4. Ідеально підходить для застосувань із сильним механічним навантаженням або екстремальних коливань температури.
- Порівняно з міддю з прямим покриттям (DPC): AMB підтримує набагато товщі шари міді (для більшого струму) і забезпечує чудову теплову ефективність через відсутність інтерфейсу з гальванічним початковим шаром. Це кращий вибір для потужних модулів із сильним струмом, а не для високочастотних модулів , де тонкі характеристики мають першочергове значення.
- Порівняно зі звичайною товстоплівковою металізацією: AMB забезпечує повністю щільну паяну мідну поверхню, ідеальну для високопотужного кріплення матриці та з’єднання важких дротів, на відміну від надрукованих товстоплівок провідників, які використовуються в деяких гібридних мікросхемах .
Основні сценарії застосування в новій енергетиці та за її межами
1. Електричні та гібридні транспортні засоби (EV/HEV).
Підкладка вибору для головних тягових інверторів, бортових зарядних пристроїв (OBC) і перетворювачів DC-DC. Si3N4-AMB особливо важливий для архітектур 800 В+ із використанням SiC MOSFET/IGBT, де його узгодження КТР і висока надійність під час агресивних циклів руху є важливими. Він служить основним ізоляційним елементом і розподільником тепла в цих енергетичних пристроях .
2. Перетворення енергії з відновлюваних джерел енергії
Центральний для сонячних інверторів (як струнних, так і центральних), перетворювачів вітряних турбін і інверторів систем накопичення енергії (ESS). Підкладки AMB справляються з високою щільністю потужності та навантаженнями зовнішнього середовища, підвищуючи ефективність і термін служби блоків живлення на основі інтегральних схем .
3. Промислові моторні приводи та системи ДБЖ
Використовується в потужних приводах змінного струму, сервоприводах і джерелах безперебійного живлення (UPS), де надійність і безперервна робота є критичними. Міцна конструкція витримує промислові електричні перешкоди та температурні навантаження.
4. Залізничний транспорт і морська електрифікація
Незамінний для тягових перетворювачів і допоміжних силових установок у поїздах, трамваях і кораблях. Виняткова термоциклічна стійкість і стійкість до вібрації відповідають суворим вимогам транспортних стандартів.
5. Аерокосмічні та оборонні енергетичні системи
Пошук застосувань у більш електричних літаках (MEA) для розподілу електроенергії та електрифікації військових транспортних засобів, де вага, питома потужність і надзвичайна екологічна надійність є першочерговими.
Керівництво з інтеграції та проектування для виробництва (DFM).
Успішна інтеграція підкладок AMB вимагає ретельного планування. Дотримуйтесь цієї дорожньої карти для отримання оптимальних результатів.
- Вибір матеріалу: вибирайте кераміку на основі термічних, механічних і цільових показників. Використовуйте наш досвід: Si3N4 для найвищої надійності з SiC , AlN для максимального теплового потоку , Al2O3 для економних застосувань .
- Дизайн і компонування (з підтримкою Puwei): надайте схему схеми. Ми надамо консультації щодо виробничої ширини доріжок, відстані та балансування міді, щоб мінімізувати викривлення під час процесу високотемпературної пайки. Ми виконуємо точне травлення.
- Підготовка основи та перевірка: після отримання огляньте на наявність візуальних дефектів. За необхідності очистіть стандартними розчинниками (IPA). Для високонадійних вузлів рекомендується плазмове очищення, щоб забезпечити ідеальну змочуваність припою або епоксидної матриці.
- Збірка компонентів:
- Приєднання матриці: для потужних матриць краще використовувати припій (SnAgCu, з високим вмістом Pb) або спікання срібла. Ідеально підходить плоска мідна поверхня, яку можна паяти.
- З’єднання проводів: товсті алюмінієві або мідні дроти можна прикріпити безпосередньо до мідних проводів.
- Кріплення збірної шини/виводу: припаяйте або прикрутіть до призначених сильнострумових колодок.
- Термічний інтерфейс і корпус: прикріпіть вузол підкладки до радіатора за допомогою термопасти, прокладок для зазорів або фазоперехідних матеріалів. Забезпечте рівномірний тиск. Субстрат можна інтегрувати в різні корпуси модулів (форма для перенесення, епоксидний гель, жорсткий корпус).
- Тестування та перевірка: Виконайте стандартні електричні випробування (HiPot, опір ізоляції) і термічну характеристику (Rth-jc). Puwei може надати субстрати, попередньо перевірені на критичні параметри.
Налаштування та повний спектр послуг OEM/ODM
Кожен силовий модуль унікальний. Puwei забезпечує наскрізну підтримку спільного проектування, щоб налаштувати підкладку AMB відповідно до ваших точних системних вимог.
Наші можливості персоналізації включають:
- Повні нестандартні розміри та форми: нестандартні розміри, вирізи та контури, оброблені після пайки.
- Складний багатошаровий і візерунковий дизайн: одно-/двосторонні складні схеми з тонкими деталями та багатоступінчастою товщиною міді на одній підкладці.
- Спеціальне оздоблення поверхні: іммерсійне олово (ImSn), імерсійне срібло (ImAg), електролітичний Ni/Au або ENEPIG на мідних доріжках для спеціальних потреб у паянні або з’єднанні проводів.
- Гібридні конструкції: інтеграція різних типів кераміки або комбінація з іншими продуктами Puwei, такими як ізолятори на основі глиноземної керамічної підкладки (Al2O3) або КЕРАМІЧНІ КОМПОНЕНТИ в єдину збірку.
- Швидке створення прототипів і масштабне збільшення: від швидких зразків прототипів до великосерійного виробництва незмінної якості.
Розширений виробничий процес і гарантія якості
Наш найсучасніший виробничий процес гарантує, що кожна підкладка AMB відповідає найвищим стандартам якості та продуктивності.
- Підготовка керамічної заготовки: Керамічний порошок високої чистоти формується та спікається в точні заготовки з контрольованою мікроструктурою.
- Активація поверхні та друк пастою: Керамічну поверхню готують, і на неї наноситься активна металева паста за допомогою точного трафаретного друку.
- Ламінування мідною фольгою та вакуумна пайка: безкиснева мідна фольга накладається на пасту. Пайка піддається вакуумній пайці при температурі ~800°C, де активні елементи дифундують і створюють міцний зв’язок.
- Обробка після пайки: склеєний вузол очищається та може пройти термічну обробку для оптимізації межі з’єднання.
- Точне травлення: фотолітографія та хімічне травлення визначають специфічний малюнок схеми замовника на шарі міді.
- Остаточна механічна обробка та нанесення покриттів: підкладки вирізаються до остаточного розміру, краї згладжуються та наноситься обробка поверхні (Ni/Au тощо), якщо вказано.
- Сувора 100% перевірка та тестування: кожна підкладка проходить візуальне (AOI), розмірне та електричне тестування (HiPot). Міцність на відрив, термічні цикли та аналіз мікрошліфів виконуються на партіях зразків.
Сертифікація, відповідність і глобальні стандарти
Якість і надійність вбудовані в наш процес, що відповідає суворим вимогам світової промисловості.
- Система менеджменту якості: Сертифіковано ISO 9001:2015.
- Відповідність матеріалам і навколишньому середовищу: повністю відповідає RoHS і REACH. Доступні варіанти без галогенів.
- Автомобільна адаптація. Наші процеси та засоби контролю якості розроблено відповідно до основних принципів IATF 16949 для обслуговування автомобільного ланцюга постачання.
- Тестування надійності та кваліфікації: ми підтримуємо кваліфікацію клієнтів за допомогою даних стандартних випробувань (термічний удар, термоциклічні зміни, HAST, Power Cycling) і можемо виконувати спеціальне тестування відповідно до ваших специфікацій.
- Відстеження: повна відстежуваність матеріалів і процесу для кожної виробничої партії.
Зв'язатися з нами
