전력 전자 장치의 성능 향상을 위한 실리콘 질화물 기판

오늘날의 전력 모듈 설계는 주로 산화알루미늄(Al2O3) 또는 AlN 세라믹을 기반으로 하지만, 성능 요구가 증가함에 따라 설계자는 고급 기판 대안을 고려하고 있습니다. 칩 온도가 150°C에서 200°C로 증가하면 스위칭 손실이 10% 감소하는 xEV 애플리케이션에서 한 가지 예를 볼 수 있습니다. 또한 솔더 및 와이어 본드가 없는 모듈과 같은 새로운 패키징 기술로 인해 현재 기판이 취약한 링크가 되고 있습니다.

특히 중요한 또 다른 중요한 동인은 풍력 터빈과 같은 가혹한 조건에서 수명을 늘려야 한다는 것입니다. 풍력 터빈은 모든 환경 조건에서 고장 없이 15년의 예상 수명을 가지므로 이 응용 분야의 설계자는 향상된 기판 기술도 모색하게 됩니다.

향상된 기판 옵션을 위한 세 번째 동인은 SiC 구성 요소의 새로운 사용입니다. SiC와 최적화된 패키징을 사용한 첫 번째 모듈은 기존 모듈에 비해 40~70%의 손실 감소를 보여 주었지만 Si3N4 기판을 포함한 새로운 패키징 방법의 필요성도 제시했습니다. 이러한 모든 추세는 기존 Al2O3 및 AlN 기판의 향후 역할을 제한할 것이며, Si3N4 기반 기판은 향후 고성능 전력 모듈을 위한 설계자의 선택이 될 것입니다.

우수한 굽힘 강도, 높은 파괴 인성 및 우수한 열 전도성으로 인해 질화 규소(Si3Ni4)는 전력 전자 기판에 매우 적합합니다. 세라믹의 특성과 부분 방전 또는 균열 성장과 같은 주요 값의 상세한 비교는 열 전도성 및 열 순환 동작과 같은 최종 기판 동작에 중요한 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.