AL1885 AlSiC Plaque de base IGBT en carbure d'aluminium et de silicium

Plaque de base IGBT en carbure d'aluminium et de silicium Description

L'AlSiC a été utilisé pour la première fois dans le substrat des puces de radar de l'armée américaine pour remplacer le cuivre tungstène. After the replacement, the heat dissipation effect is excellent, and the overall weight loss of the radar is 10 kg, which makes the aluminum-silicon carbide material attract attention. High-current IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) modules generate a large amount of heat during operation. Le matériau AlSiC est généralement utilisé pour fabriquer le substrat IGBT, et le module IGBT haute puissance est fermement emballé, de sorte que la puce peut être utilisée dans des conditions de vibration, de température élevée et de poussière. La plaque de base IGBT en aluminium-carbure de silicium est très légère, elle ne pèse qu'un tiers du poids du cuivre, mais sa résistance à la flexion est aussi bonne que celle de l'acier. Cela lui confère d'excellentes performances sismiques, supérieures à celles du substrat en cuivre. Par conséquent, dans les emballages électroniques de haute puissance, les plaques de base IGBT en carbure de silicium et aluminium sont des matériaux irremplaçables en raison de leur combinaison unique de conductivité thermique élevée, de faible coefficient de dilatation thermique et de résistance à la flexion.

Spécifications des plaques de base IGBT en aluminium et carbure de silicium

Applications de l'embase IGBT en carbure d'aluminium et de silicium

L'embase IGBT en carbure d'aluminium et de silicium a les applications suivantes :

1. Traction automobile et véhicules électriques (VE) :

Les plaques de base en AlSiC sont largement utilisées dans l'électronique de puissance des véhicules électriques et hybrides. Les principales applications comprennent l'onduleur de traction principal, qui contrôle le moteur électrique, ainsi que les convertisseurs DC-DC et les chargeurs embarqués. Leur légèreté améliore l'efficacité du véhicule, tandis que leur excellente gestion thermique et leur adaptation à l'ERC garantissent une fiabilité à long terme dans des conditions de cycles de température difficiles.

2. Entraînements de moteurs industriels et automatisation :

Dans le secteur industriel, l'AlSiC est essentiel pour les entraînements de moteurs de forte puissance et les servomoteurs qui contrôlent les machines dans les usines. Ils sont également utilisés dans les systèmes de chauffage par induction à haute fréquence et dans les équipements de soudage industriel. La grande rigidité et les performances thermiques du matériau évitent les défaillances lors d'opérations continues et exigeantes.

3. Systèmes d'énergie renouvelable :

Ce matériau est un composant clé des onduleurs solaires et des convertisseurs d'éoliennes. Il gère efficacement la chaleur des semi-conducteurs de puissance tout en résistant aux variations de température de l'environnement extérieur. L'adaptation de l'ECU est cruciale pour la fiabilité à long terme (plus de 20 ans) requise dans ces systèmes.

4. Transport ferroviaire :

Les plaques de base en AlSiC sont utilisées dans les convertisseurs de traction et les systèmes de propulsion des trains à grande vitesse, des tramways et des locomotives. Elles offrent la résistance mécanique et la fiabilité des cycles thermiques nécessaires pour supporter les niveaux élevés de vibration et de puissance rencontrés dans les opérations ferroviaires.

5. Infrastructure de transmission d'énergie et de réseau :

On les trouve dans les stations de conversion CCHT (courant continu à haute tension) et les dispositifs FACTS (Flexible AC Transmission Systems). Ces systèmes exigent une fiabilité et une gestion de la puissance optimales, ce que les propriétés thermiques et mécaniques stables de l'AlSiC permettent d'obtenir.

6. Alimentations sans interruption (ASI) et centres de données :

Dans les systèmes UPS de haute puissance qui protègent les centres de données et les infrastructures critiques, les plaques de base en AlSiC sont utilisées dans les modules IGBT des unités de conversion d'énergie. Leur gestion thermique supérieure permet une densité de puissance plus élevée et des conceptions plus compactes et plus fiables.

Emballage des plaques de base IGBT en carbure d'aluminium et de silicium

Nous utilisons un joint sous vide pour remplir le carton afin d'éviter les chocs. Nous prenons grand soin d'éviter tout dommage qui pourrait être causé pendant le stockage ou le transport de la plaque de base IGBT en carbure de silicium aluminium.

Questions fréquemment posées

Q1 : Dans notre application d'inverseur de traction automobile, nous sommes confrontés à des cycles d'alimentation constants. Comment une plaque de base en AlSiC améliore-t-elle spécifiquement la fiabilité à long terme par rapport au cuivre traditionnel ?

R1 : L'AlSiC répond directement au défi principal de la fatigue thermomécanique dans les cycles de puissance. Contrairement au cuivre, dont le coefficient de dilatation thermique (CTE) est très différent de celui des substrats céramiques (comme AlN ou Si₃N₄) à l'intérieur de votre module, le CTE de l'AlSiC peut être conçu pour correspondre presque parfaitement. Cette correspondance étroite du CTE réduit considérablement la tension sur les joints de soudure critiques entre les couches lors des variations de température. Il en résulte une réduction spectaculaire de la fatigue des soudures, des fissures et de la délamination, ce qui se traduit par une durée de vie du module beaucoup plus longue et plus prévisible dans les conditions difficiles d'un véhicule électrique.

Q2 : Nos commandes de moteurs industriels fonctionnent dans des environnements soumis à de fortes vibrations. Quels sont les avantages structurels de l'utilisation d'une plaque de base en AlSiC ?

R2 : L'AlSiC offre des propriétés mécaniques supérieures, idéales pour les environnements à fortes vibrations. Il s'agit d'un matériau composite dont la rigidité et la résistance spécifique dépassent de loin celles de l'aluminium pur et sont comparables à celles de matériaux beaucoup plus lourds comme l'acier ou la fonte. Cette rigidité élevée est essentielle car elle permet à la plaque de base de conserver une excellente planéité sous l'effet des contraintes mécaniques et des charges thermiques. Une plaque de base plate garantit un contact optimal avec le dissipateur thermique externe, évitant ainsi les points chauds et la dégradation de l'interface thermique. Enfin, cette intégrité structurelle protège l'ensemble du module de puissance contre les défaillances dues aux vibrations, ce qui le rend robuste pour les machines lourdes, les presses et d'autres applications industrielles exigeantes.

Q3 : Nous concevons nos onduleurs solaires de la prochaine génération pour obtenir une densité de puissance plus élevée. Les plaques de base en AlSiC peuvent-elles contribuer à une conception plus compacte ?

A3 : Absolument. L'AlSiC est un matériau clé permettant d'atteindre une densité de puissance plus élevée. Sa conductivité thermique élevée lui permet d'évacuer efficacement la chaleur des puces IGBT et des diodes, ce qui leur permet de fonctionner à des courants plus élevés sans dépasser leurs limites thermiques. Cela signifie que vous pouvez soit générer plus de puissance à partir d'un module de même taille, soit concevoir un module plus compact pour la même puissance de sortie. En outre, son excellente capacité de diffusion de la chaleur peut parfois permettre de simplifier ou de réduire la taille du système de refroidissement secondaire (par exemple, un dissipateur thermique plus petit ou une vitesse de ventilateur plus faible), ce qui contribue à la miniaturisation et à la réduction du poids de l'ensemble du système.