حل تحديات تبديد الحرارة — ركائز سيليكون نيتريد عالية التوصيل الحراري لوحدات IGBT
2025-11-12
في المركبات الكهربائية الحديثة، وجر السكك الحديدية، والمحركات الصناعية، غالبًا ما تعاني وحدات الطاقة IGBT من ارتفاع درجة الحرارة، والتقشر، وفشل الإجهاد بسبب الأحمال الحرارية العالية. لا يمكن للركائز التقليدية من الألومينا أو نيتريد الألومنيوم تحقيق التوازن بين التوصيل الحراري والمتانة الميكانيكية، مما يؤدي إلى تقليل عمر الخدمة.
توفر ركيزة السيراميك المصنوعة من نيتريد السيليكون ذات التوصيل الحراري العالي حلاً أمثلًا مع توصيل حراري يبلغ 90–100 واط/متر·كلفن، وقوة انثناء تزيد عن 600 ميجا باسكال، ومعامل تمدد حراري يبلغ 2.8–3.2×10⁻⁶/كلفن، مما يطابق رقائق السيليكون تمامًا لتقليل الإجهاد الحراري.
كما أنها تتميز بعزل كهربائي ممتاز (>20 كيلو فولت/مليمتر) وفقدان عازل منخفض (<0.001)، مما يضمن التشغيل الآمن عند الجهد والتردد العاليين. من خلال اعتماد التعدين DBC أو AMB، تحقق ركائز Si₃N₄ ترابطًا فعالًا مع النحاس، مما يؤدي إلى تحسين تبديد الحرارة والموثوقية.
في وحدات الطاقة IGBT و SiC، تقلل هذه الركيزة درجة حرارة الوصلة بمقدار 15–20 درجة مئوية وتزيد من عمر الوحدة بما يصل إلى 3 أضعاف، مما يجعلها الخيار المفضل لمحولات الطاقة في السيارات الكهربائية، والقطارات عالية السرعة، ومحولات الطاقة المتجددة، والشبكات الذكية.
تمثل سيراميك Si₃N₄ الجيل التالي من مواد تغليف إلكترونيات الطاقة، مما يوفر أداءً فائقًا ومتانة وكفاءة في استخدام الطاقة في ظل الدورات الحرارية القصوى.