Aluminiumnitrid-Keramikscheiben für IGBT-Leistungsmodule

Produktübersicht

Die speziellen Aluminiumnitrid-Keramikscheiben von Puwei Ceramic wurden als erstklassige thermische Schnittstellen- und elektrische Isolationslösung für Hochleistungs-IGBT-Leistungsmodule entwickelt. Diese Scheiben sind für den Umgang mit extremen thermischen und elektrischen Belastungen ausgelegt und ermöglichen eine überragende Zuverlässigkeit und Effizienz in anspruchsvollen Anwendungen für Leistungsgeräte und mikroelektronische Hochleistungskomponenten . Ihre außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit leitet die Wärme effektiv ab und sorgt so für einen stabilen Betrieb und eine längere Lebensdauer in kritischen elektronischen Verpackungen .

• Außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit: 170–230 W/(m·K) für maximale Wärmeableitung.
• Hervorragende elektrische Isolierung: Durchgangswiderstand >10¹⁴ Ω·cm, Durchschlagsfestigkeit 15–25 kV/mm.
• Robuste mechanische Festigkeit: Eine Biegefestigkeit von 300–400 MPa sorgt für Langlebigkeit.
• Wärmeausdehnungskompatibilität: Der CTE entspricht dem von Silizium und minimiert so die Belastung in der Mikroelektronikverpackung .

Technische Spezifikationen

Materialeigenschaften: Wärmeleitfähigkeit: 170–230 W/(m·K). Volumenwiderstand: >10¹⁴ Ω·cm. Spannungsfestigkeit: 15–25 kV/mm. Dielektrizitätskonstante: 8,5–9,0 bei 1 MHz. Dielektrischer Verlust: 0,1–0,5 % bei 1 MHz.

Mechanische Eigenschaften: Biegefestigkeit: 300–400 MPa. Druckfestigkeit: 2000–2500 MPa. Elastizitätsmodul: 310–330 GPa. Vickers-Härte: 1200–1400 HV.

Thermische Eigenschaften: CTE: 4,2-4,6×10⁻⁶/°C (RT-400°C). Spezifische Wärmekapazität: 0,7–0,8 J/g·K. Maximale Betriebstemperatur: 1800 °C. Thermoschockbeständigkeit: ΔT > 500°C.

Leistungsspezifikationen der Aluminiumnitrid-Keramikscheibe.

Produktgalerie

AlN-Scheiben in der IGBT-Leistungsmodulbaugruppe.

Präzisionsgefertigte runde Scheiben aus Aluminiumnitrid.

Produktmerkmale und Vorteile

1. Unübertroffenes Wärmemanagement
   Mit einer Wärmeleitfähigkeit von bis zu 230 W/(m·K) sind diese Scheiben unerlässlich, um eine IGBT-Überhitzung zu verhindern und höhere Leistungsdichten und Zuverlässigkeit in fortschrittlichen elektronischen Verpackungen zu ermöglichen.
2. Kritische elektrische Isolierung
   Hohe Durchschlagsfestigkeit und Volumenwiderstand machen sie zu idealen Isolierelementen und gewährleisten einen sicheren Betrieb in Hochspannungsumgebungen.
3. Mechanische Integrität für raue Bedingungen
   Hohe Biegefestigkeit und Härte sorgen für Beständigkeit gegen Vibrationen und Temperaturwechsel, was für Automobil- und Industrieanwendungen von entscheidender Bedeutung ist.
4. Optimiert für Halbleiterschnittstellen
   Der eng an Silizium angepasste CTE minimiert die thermische Belastung, ein Schlüsselfaktor für die Zuverlässigkeit bei mikroelektronischen Verpackungen und integrierten Schaltkreisbaugruppen .

Integrationsrichtlinien

1. Designbewertung: Bewerten Sie die thermischen/elektrischen Anforderungen, um die Scheibenspezifikationen auszuwählen.
2. Oberflächenvorbereitung: Sorgen Sie für saubere, ebene Montageflächen am IGBT und am Kühlkörper.
3. Montageintegration: Positionieren Sie die Scheibe richtig ausgerichtet, um einen gleichmäßigen Druck zu gewährleisten.
4. Verbindungsprozess: Verwenden Sie eine geeignete Technik (Löten, Hartlöten) basierend auf der Scheibenmetallisierung.
5. Validierungstests: Überprüfen Sie die thermische Leistung und elektrische Isolierung unter Betriebsbedingungen.

Anwendungsszenarien

• Industrielle Strom- und Motorantriebe: Entscheidend für das Wärmemanagement in Hochleistungs-IGBT-Modulen, die in Antrieben, USVs und Frequenzumrichtern verwendet werden.
• Traktionssysteme für Elektro- und Hybridfahrzeuge: Verwaltet die Wärme in kompakten Hochstrom-Wechselrichtern und DC/DC-Wandlern und verlängert so die Lebensdauer der Komponenten.
• Wechselrichter für erneuerbare Energien: Gewährleistet den zuverlässigen Betrieb von IGBTs in Solar- und Windkraftkonvertern unter wechselnden Lasten.
• Fortschrittliche Leistungselektronik: Aufgrund der hervorragenden dielektrischen Eigenschaften für Hochfrequenzmodule und Schaltnetzteile geeignet.

Kundenvorteile

• Höhere Leistungsdichte und Effizienz: Ermöglicht kompaktere, effizientere Moduldesigns.
• Erhöhte Systemzuverlässigkeit: Reduziert die Betriebstemperaturen und verlängert die Lebensdauer von IGBTs und Modulen.
• Vereinfachtes thermisches Design: Reduziert oder eliminiert den Bedarf an komplexer Zusatzkühlung.
• Fertigungskonsistenz: Standardisierte Abmessungen und hohe Qualität verbessern die Montageausbeute.

Zertifizierungen und Compliance

Unsere Fertigung wird durch ein nach ISO 9001:2015 zertifiziertes Qualitätsmanagementsystem unterstützt. Alle Materialien entsprechen den Umweltrichtlinien RoHS und REACH und gewährleisten so Sicherheit und weltweite Marktakzeptanz. Für eine gleichbleibende Qualität sorgen wir für eine vollständige Materialrückverfolgbarkeit und statistische Prozesskontrolle.

Anpassungsoptionen

Wir bieten umfassende OEM- und ODM-Services , um AlN-Scheiben genau an Ihre Modulanforderungen anzupassen. Die Anpassung umfasst:

• Abmessungen: Dicken von 0,2 mm bis 2,00 mm, kundenspezifische Durchmesser und große Formate.
• Metallisierung: Verschiedene Beschichtungen (Cu, Ag, Au, Ni) zum Löten oder Hartlöten.
• Oberflächenbeschaffenheit: Optionen von Standard bis Hochglanzpolitur.
• Besondere Merkmale: Durchgangslöcher, Montagepads oder einzigartige Geometrien.

Produktionsprozess

1. Rohstoffauswahl: Formulierung mit hochreinem AlN-Pulver (≥99,5 %).
2. Formen und Gestalten: Präzises Trockenpressen oder Bandgießen.
3. Hochtemperatursintern: Sintern in kontrollierter Atmosphäre bis zu 1850 °C für optimale Dichte.
4. Präzisionsbearbeitung: CNC-Schleifen und Läppen zur Erzielung exakter Abmessungen und Oberflächengüte.
5. Qualitätssicherung: Umfassende Prüfung der Dimensions-, thermischen, elektrischen und Metallisierungseigenschaften.