تواجه وحدات IGBT لمركبات الطاقة الجديدة (NEV) طاقة عالية واهتزازًا شديدًا وتقلبات واسعة في درجات الحرارة وبيئات قاسية. توفر ركائز سيراميك نيتريد السيليكون (Si₃N₄) المنتجة عبر عملية AMB موصلية حرارية عالية، ومقاومة حرارية منخفضة، وموثوقية قوية، والتصاق ممتاز بطبقة النحاس. تعالج هذه الخصائص الاختناقات الحرارية والموثوقية لأجهزة-SiC عالية الطاقة، مما يجعل Si₃N₄ الركيزة المفضلة لتغليف وحدات IGBT وSiC. وبعيدًا عن السيارات، تعد ركائز Si₃N₄ واعدة في مجال الطيران، والأفران الصناعية، وأنظمة الجر، والإلكترونيات الذكية.
لماذا يتفوق نيتريد السيليكون في تطبيقات سيارات الطاقة الجديدة
1. موصلية حرارية كافية للأجهزة-عالية الطاقة
----Si₃N₄: 80–120 واط/(م·ك) - يلبي تمامًا احتياجات التبريد NEV IGBT
----Al₂O₃: 20–35 واط/(م·ك) – غير كافي للوحدات عالية الطاقة
----AlN: 150–220 واط/(م·ك) – موصلية ممتازة ولكنها هشة ومكلفة
بالنسبة لكثافة طاقة سيارات الطاقة الجديدة، يوفر Si₃N₄ التوازن الأمثل بين الأداء الحراري والتكلفة.
2. القوة والمتانة الفائقة
----Si₃N₄: قوة الانثناء 700-900 ميجا باسكال، صلابة ممتازة
----Al₂O₃: 300-400 ميجا باسكال، هش
----AlN: 250-350 ميجا باسكال، هش للغاية
تواجه سيارات NEV الاهتزازات والمطبات والتسارع السريع والصدمات الحرارية. تقاوم ركائز Si₃N₄ التشقق والتصفيح، مما يضمن موثوقية الوحدة.
3. التمدد الحراري يطابق رقائق السيليكون
----معامل التمدد الحراري لـ Si₃N₄ يتطابق بشكل وثيق مع معامل التمدد الحراري للسيليكون ورقائق IGBT. أثناء الشحن السريع أو القيادة عالية السرعة، فإنه يمنع انفصال اللحام أو كسر الأسلاك الناتج عن التدوير الحراري.
4. ارتفاع درجة الحرارة، والشيخوخة، والرطوبة، ومقاومة التآكل
----حجرات المحرك قاسية: درجات حرارة عالية، رطوبة، زيت، واهتزاز. تعمل مقاومة الأكسدة التي يتميز بها Si₃N₄، وتحمل الصدمات الحرارية، والعزل الكهربائي على إطالة عمر الركيزة 2-3 مرات مقارنة بالبدائل، مما يقلل من مخاطر الضمان.
5. الأداء الأمثل من حيث التكلفة-للإنتاج الضخم
---- AlN مكلف، أداء Al₂O₃ ضعيف؛ يوفر Si₃N₄ التوازن الصحيح بين الطاقة العالية والموثوقية وكفاءة التكلفة. تتبنى الشركات المصنعة الرائدة مثل BYD وCATL وInovance وStarPower بشكل متزايد ركائز Si₃N₄ على نطاق واسع.
خاتمة
تتطلب مركبات الطاقة الجديدة (NEV) ركائز-طاقة عالية، وموثوقة، ومقاومة-للاهتزاز، وسرعة-الشحن-. توفر نيتريد السيليكون موصلية حرارية عالية، وقوة فائقة، وتمددًا حراريًا منخفضًا، ومقاومة للصدمات، وعمرًا طويلًا - مما يحل قيود Al₂O₃ وAlN، مما يجعلها الخيار الأمثل لوحدات طاقة السيارات.
توقعات الصناعة
تعتبر ركائز عملية AMB-Si₃N₄ معقدة ومكلفة، مع خيارات لحام محدودة، مما يجعل الإنتاج أكثر صعوبة من DBC أو DPC. حاليًا، سوق AMB Si₃N₄ العالمي صغير. ومع ذلك، مع اتجاه أجهزة IGBT وSiC نحو زيادة الطاقة والتصغير، من المتوقع أن ينمو الطلب على ركائز Si₃N₄ بشكل ملحوظ.
في YCLaser، لديناآلات القطع بالليزر السيراميك الدقةيمكنه معالجة ركائز Si₃N₄ بكفاءة، وتمكين تقنيات NEV الناشئة.اتصل بنالتخصيص حل القطع الأمثل لتطبيقاتك.
