セラミックシート

アルミナ窒化ケイ素製窒化アルミニウム

新エネルギー自動車の電気駆動システム（モータードライバー/インバーター）において、IGBTパワーモジュールまたはパワー半導体モジュールは中核部品である。バッテリーからの直流電流（DC）を交流電流（AC）に変換してモーターを駆動する役割を果たすと同時に、大電流、高電圧、頻繁な熱サイクルにも耐える。窒化ケイ素（Si3N4）セラミック基板は、その高い熱安定性、高い機械的強度、優れた電気絶縁特性により、これらのパワーモジュールに不可欠な基本材料となっています。通常、モジュール内の内部支持および放熱基板として使用され、IGBTまたはダイオードチップを直接支持し、モジュールパッケージ内の銅リードまたはメタライゼーション層と結合して「絶縁高導電」コア構造を形成し、高電力密度および過酷な環境下での電気駆動システムの安定した動作を保証します：パワーモジュールが動作すると、大量の熱が発生します。窒化ケイ素基板はその高い熱伝導性により、熱を素早くヒートシンクや冷却システムに伝え、チップの過熱を防ぎ、モジュールの安定性を高めます。窒化ケイ素の熱伝導率（80～90W/(m・K)）は最高ではありませんが、高い熱伝導率と高い機械的強度のユニークな組み合わせにより、激しい温度変化や強い振動環境に最適です：パワーモジュール内のIGBTチップは、外部の金属構造から電気的に絶縁されている必要があり、同時に熱伝導を確保する必要があります。窒化ケイ素基板は、高い電気絶縁性と適度な熱伝導性を持ち、この設計の「熱伝導絶縁」要件を満たしています。これにより、最大数百ボルトから数千ボルトの動作電圧がモジュール内にしっかりと閉じ込められ、接地されたケーシングや冷却システムから隔離されるため、システムの基本的な安全性が保証されます：パワーモジュールの内部チップ、パッド、金属層はすべて、安定的に支持される必要があります。窒化ケイ素基板は、高い機械的強度と熱応力に対する耐性を提供し、高温の熱サイクル下でモジュールが反ったり割れたりするのを防ぎます。曲げ強度と破壊靭性は窒化アルミニウムの2倍以上であり、物理的構造の長期安定性を保証します：電気自動車は頻繁な始動とブレーキ操作を行うため、パワーモジュールは多くの熱サイクルに耐える必要があります。窒化ケイ素基板は熱衝撃安定性に優れており、モジュールの寿命と車両全体の信頼性を大幅に向上させることができます。窒化ケイ素基板を使用したパワーモジュールは、従来のアルミナ基板や窒化アルミニウム基板よりも約1桁長い温度サイクル寿命を達成することができます：窒化ケイ素基板の表面は、溶接や電気接続に使用できる金属回路を形成するために、金属化処理（従来のMo/Mn法、または現在主流の活性金属ろう付け/AMB技術など）を施す必要がある。より高い銅層の接合強度と優れた熱伝導性を持つ AMB 技術は、高電力密度、長寿命、高信頼性という車載グレードのパワーモジュールの厳しい要求を満たす、好ましいソリューションとなっています：新エネルギー車の電気駆動システムでは、絶縁、放熱、構造支持の「三位一体」のコア・キャリアとして機能する窒化ケイ素基板が、メイン・インバータのパワーモジュール内に直接封入されます。パワーチップを上下に固定し、熱伝導性材料を介してモジュールの液冷放熱システムと密接に結合し、チップの効率的な熱伝導を実現します。この設計により、激しい熱サイクルでも安定した出力と信頼性の高い長期性能が保証されます：窒化ケイ素（Si₃N₄）セラミック熱伝導率：80～90W/（m・K）高い機械的強度と破壊靭性（窒化アルミニウムの2倍以上）優れた電気絶縁特性熱衝撃およびサイクルに対する高い耐性用途：内部サポートおよび放熱基板：新エネルギー車の電気駆動システムのIGBT/パワー半導体モジュールの内部支持および放熱基板メタライゼーションオプション：Mo/Mn法、活性金属ろう付け（AMB）EVパワーモジュールおよび液体冷却システムとの直接統合