Kann ein intelligentes mehrschichtiges AlN-Substrat die DBC- und AMB-Leistungselektronikverpackung revolutionieren?
AlN-Substrate revolutionieren die Verpackung von Leistungselektronik
Überblick über Aluminiumnitrid (AlN)-Substrate in der Leistungselektronik
Im Bereich der Leistungselektronik ist das Wärmemanagement mit der kontinuierlichen Erhöhung der Leistungsdichte zu einem Schlüsselfaktor geworden, der die Systemleistung und -zuverlässigkeit einschränkt. Aluminiumnitrid (AlN) wird als Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit (bis zu 170 W/mK) und hervorragender elektrischer Isolierung nach und nach zum Kernsubstrat in leistungsstarken Leistungselektronikgehäusen. Der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) von AlN ermöglicht eine gute Anpassung der thermischen Belastung an andere Schlüsselmaterialien wie Silizium und bietet so eine solide Grundlage für den Aufbau stabiler und effizienter Leistungselektroniksysteme. Ziel dieses Artikels ist es, AlN-basierte intelligente Mehrschichtsubstrate und ihre Anwendung in Leistungselektroniksubstraten aus direkt gebundenem Kupfer (DBC) und aktivem Metalllöten (AMB) zu diskutieren, um eine neue Idee für die Innovation und Entwicklung von Leistungselektronikgehäusen zu liefern Technologie.
Einzigartige Vorteile von Aluminiumnitrid (AlN)-Substraten
AlN-Substrate sind aufgrund ihrer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit ideal für eine effiziente Wärmeableitung. In leistungselektronischen Geräten ist das Wärmemanagement von entscheidender Bedeutung, und die effiziente Wärmeübertragungsfähigkeit von AlN kann die Betriebstemperatur des Geräts effektiv senken, die Lebensdauer verlängern und die Systemstabilität verbessern. Gleichzeitig gewährleistet AlN als starker elektrischer Isolator die elektrische Sicherheit des leistungselektronischen Systems und vermeidet Störungen durch Kriechströme oder Kurzschlüsse. Darüber hinaus minimieren die niedrigen CTE-Eigenschaften von AlN den Unterschied in der thermischen Belastung zwischen ihm und anderen häufig verwendeten Materialien (wie Silizium, Keramik), was dazu beiträgt, thermische Belastungsprobleme während der Verpackung zu reduzieren und die Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität des Gehäuses zu verbessern.
Design und Innovation intelligenter mehrschichtiger AlN-Substrate
Auf der Grundlage der Beibehaltung der Vorteile einer hohen Wärmeleitfähigkeit und eines niedrigen CTE ermöglicht das intelligente mehrschichtige AlN-Substrat ein komplexeres Schaltungslayout und eine Funktionsintegration durch mehrschichtiges Strukturdesign. Dieses Design optimiert nicht nur den Wärmeleitungspfad, verbessert die Wärmeableitungseffizienz, sondern bietet auch mehr Möglichkeiten für die Systemintegration. Beispielsweise können intelligente Komponenten wie Temperatursensoren und Thermomanagement-Steuergeräte in mehrschichtige Strukturen eingebettet werden, um eine Temperaturüberwachung und -regelung in Echtzeit zu erreichen und so den Intelligenzgrad leistungselektronischer Systeme weiter zu verbessern. Darüber hinaus erhöht der mehrschichtige Aufbau auch die mechanische Festigkeit des Substrats und verbessert die Anpassungsfähigkeit an komplexe Arbeitsbedingungen.
Anwendungen der DBC- und AMB-Technologie auf AlN-Substraten
Die DBC-Technologie nutzt die hohe elektrische Leitfähigkeit von Kupfer und die hohe Wärmeleitfähigkeit von AlN. Durch den Direktbondprozess wird die Kupferschicht fest mit dem AlN-Substrat verbunden, um ein leistungselektronisches Substrat mit effizienter Wärmeableitung zu bilden. Dieses Substrat weist nicht nur eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit auf, sondern sorgt auch für eine gute elektrische Isolierung und eignet sich für Leistungselektronikanwendungen mit hoher Leistungsdichte und hohen Spannungspegeln. Die AMB-Technologie realisiert die direkte Verbindung zwischen AlN und Metall (z. B. Kupfer) über die aktive Metallschicht, wodurch die Wärmeübertragungseffizienz weiter verbessert und der thermische Widerstand der Grenzfläche verringert wird. AMB-Substrat hat breite Anwendungsaussichten in neuen Energiefahrzeugen, intelligenten Netzen, Windkrafterzeugung und anderen Bereichen gezeigt und bietet starke Unterstützung für den Aufbau effizienter und zuverlässiger leistungselektronischer Systeme.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das ALN-basierte intelligente Mehrschichtsubstrat und seine Anwendung in DBC- und AMB-Leistungselektroniksubstraten einen neuen Weg für die Innovation und Entwicklung der Leistungselektronik-Gehäusetechnologie eröffnet haben. Indem die einzigartigen Vorteile von AlN-Materialien in Kombination mit intelligentem Mehrschichtdesign und fortschrittlicher Verpackungstechnologie voll ausgeschöpft werden, werden nicht nur die Effizienz des Wärmemanagements und die elektrische Leistung leistungselektronischer Systeme erheblich verbessert, sondern auch eine solide technische Unterstützung für die Förderung bereitgestellt schnelle Entwicklung neuer Energien, intelligenter Netze und anderer Bereiche. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Materialwissenschaften und der Verpackungstechnologie wird erwartet, dass ALN-basierte intelligente Mehrschichtsubstrate in Zukunft in einem breiteren Spektrum von Bereichen eine wichtige Rolle spielen und zum Aufbau effizienterer, intelligenterer und zuverlässigerer leistungselektronischer Systeme beitragen werden.
