Πλάκες νιτριδίου πυριτίου

Οι πλάκες νιτριδίου πυριτίου ημι-πυριτίου είναι κεραμικά υποστρώματα υψηλής απόδοσης που έχουν σχεδιαστεί για να εκτελούν το αυστηρό βάρος των ηλεκτρονικών ισχύος, τα οποία προσφέρουν μακρά διάρκεια ζωής και υψηλή απόδοση θερμικής απόδοσης, καθώς η τεχνολογία γίνεται μικρότερη και πιο απαιτητική.Νιτρίδιο πυριτίουΤα υποστρώματα επιτυγχάνουν δημοτικότητα λόγω ενός μοναδικού συνδυασμού μηχανικής αντοχής, σκληρότητας θραύσης και θερμικής αγωγιμότητας, καθιστώντας τους μια ελκυστική επιλογή υποστρώματος σε μονάδες υψηλής αξιοπιστίας, υψηλής απόδοσης, όπου τα συμβατικά υλικά, όπως οι προσδοκίες αλουμίνας (αλουμινίου) ή το νιτρίδιο αλουμινίου (ALN).

Η υψηλή ανθεκτικότητα κατάγματος (K₁) δίνει ιδιότητες κεραμικών νιτριδίου πυριτίου που δεν έχουν άλλα υλικά υποστρώματος. Αυτές οι πλάκες έχουν υψηλή αντίσταση στη ρωγμή και τη βλάβη της αποτυχίας που προκαλείται από θερμική κύκληση ή κυκλικό φορτίο. Αυτό σημαίνει ότι μια πλάκα νιτριδίου πυριτίου θα φιλοξενήσει ένα σημαντικό επίπεδο μηχανικής και θερμικής καταπόνησης, χωρίς ζημιά, η οποία αυξάνει την αξιοπιστία του συστήματος. Ένα αποτέλεσμα από την υψηλή αντοχή κάμψης είναι η λεπτότερη διατομή των πλακών νιτριδίου πυριτίου. Ως εκ τούτου, μπορούν να ζυγίζουν λιγότερο και να καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο ενώ εκτελούν την ίδια ικανότητα. Όσον αφορά τη θερμική απόδοση, οι πλάκες νιτριδίου πυριτίου δρουν παρόμοια με το ALN με γρήγορη διάχυση θερμότητας στις πιο ακραίες συνθήκες απόδοσης.

Καθώς οι απαιτήσεις απόδοσης συνεχίζουν να προχωρούν, ειδικά όσον αφορά τα ηλεκτρικά και υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα (XEV), τα παραδοσιακά κεραμικά υλικά πλησιάζουν τους περιορισμούς τους. Σε περιπτώσεις όπου η θερμοκρασία διασταύρωσης τσιπ αυξάται από 150 ° C σε 200 ° C, οι απώλειες μεταγωγής μπορούν να μειωθούν κατά περισσότερο από 10 %, γεγονός που αυξάνει την αποτελεσματικότητα του συστήματος. Αυτό το θερμικό πλεονέκτημα έρχεται με μεγαλύτερη ζήτηση ότι η θερμική και μηχανική αξιοπιστία των υλικών υποστρώματος μπορεί να αντέξει και οι δομικές ιδιότητες των πλακών νιτριδίου πυριτίου υπερέχουν σε αυτές τις περιοχές.

Η ανοχή θερμικής σοκ είναι ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα των πλακών Si₃n₄. Η ανοχή στις ταχείες μεταβολές της θερμοκρασίας θέτει τις πλάκες Si₃n₄ σε μια ιδανική θέση για εφαρμογές θερμικού σοκ όπου λαμβάνει χώρα πολλαπλή ισχύς. Οι μονάδες πυκνότητας υψηλής ισχύος συνεχώς ενεργοποιούν και απενεργοποιούν τις συσκευές που έχουν φορτωθεί θερμικά για να επεκτείνουν τις διάρκειας ζωής και να ελαχιστοποιήσουν τις προσπάθειες συντήρησης.

Η μετάβαση προς τις προηγμένες τεχνικές συσκευασίας, όπως τα συγκροτήματα χωρίς συγκόλληση και οι μονάδες χωρίς συρματόσχοινα είναι μια άλλη σκέψη για τις απαιτητικές προσδοκίες του υποστρώματος. Αυτές οι τεχνικές υπογραμμίζουν τη βελτιωμένη ηλεκτρική απόδοση και τη μηχανική ευρωστία, αλλά έτσι αυξάνουν τις απαιτήσεις της θερμοκρασίας συναρμολόγησης και της ανοχής στο στρες στο υπόστρωμα. Οι πλάκες νιτριδίου πυριτίου μπορούν να εκπληρώσουν αυτήν την απαίτηση.

Εκτός από τα μηχανικά και θερμικά οφέλη, τα υποστρώματα νιτριδίου πυριτίου είναι ανώτεροι ηλεκτρικοί μονωτήρες, διατηρώντας μια υψηλή διηλεκτρική αντοχή ακόμη και σε αυξημένες θερμοκρασίες. Αυτό εξασφαλίζει την ασφαλή και αξιόπιστη λειτουργία σε εφαρμογές υψηλής τάσης που είναι κρίσιμες για την ανάπτυξη ηλεκτρονικών ηλεκτρικών σταθμών σε εφαρμογές αυτοκινήτων, βιομηχανικών και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Οι εφαρμογές των πλακών νιτριδίου πυριτίου δεν σταματούν με ηλεκτρικά οχήματα, χρησιμοποιούνται επίσης σε βιομηχανικούς κινητικούς κινητήρες, μετατροπείς αιολικής ενέργειας, έλξη σιδηροδρόμων, μονάδες αεροδιαστημικής ισχύος και ηλεκτρονικά συστήματα καταναλωτικής υψηλής ποιότητας, όπου απαιτείται ένα σταθερό, θερμικά αγώγιμο και ηλεκτρικά μονωτικό υπόστρωμα.

Στους μετατροπείς ηλεκτρικών οχημάτων, για παράδειγμα, η θερμοκρασία υψηλής διασταύρωσης σημαίνει ότι οι σχεδιαστές μπορούν να ελαχιστοποιήσουν τις απαιτήσεις ψύξης τους, με αποτέλεσμα τα ελαφρύτερα βάρη και τη μέγιστη απόδοση του συστήματος, ενώ στους μετατροπείς των ανεμογεννητριών, η σχετική θερμική σταθερότητα και η μηχανική αξιοπιστία του νιτρικού πυριτίου βοηθούν στη διατήρηση αξιόπιστων επιδόσεων στις χειρότερες περιβαλλοντικές συνθήκες.

Το νιτρίδιο του πυριτίου είναι ένα σημαντικό άλμα στη σύγχρονη τεχνολογία υποστρώματος πάνω από το νιτρίδιο αλουμίνας ή αλουμινίου, επιτρέποντας τα λεπτότερα και ελαφρύτερα σχέδια και προσφέροντας βελτιωμένη ανθεκτικότητα και αξιοπιστία σε σύγκριση με το παρελθόν, επιτρέποντας στους μηχανικούς να αναπτύξουν την επόμενη γενιά μονάδων ισχύος υψηλής απόδοσης με εμπιστοσύνη.