Güç elektroniği teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte, mükemmel yüksek sıcaklık kararlılığı, yüksek enerji yoğunluğu ve düşük kayıp özelliklerine sahip silisyum karbür (SiC) güç cihazları, yeni enerji araçlarında, akıllı şebekelerde ve verimli enerji dönüşüm alanlarında büyük uygulama potansiyeli göstermiştir. Ancak SiC cihazlarının performans avantajlarından tam anlamıyla yararlanmak için doğru ambalaj alt tabakasının seçilmesi çok önemlidir. Pek çok seramik alt tabaka türü arasında aktif metal lehimli (AMB) silikon nitrür (Si3N4) alt tabaka, benzersiz avantajlarıyla SiC güç cihazlarının paketlenmesinde giderek tercih edilen çözüm haline geldi. Bu makalenin amacı, AMB seramik alt katmanlarının, özellikle de Si3N4-AMB alt katmanlarının neden öne çıktığını ve yüksek sıcaklık, yüksek güç, yüksek ısı dağıtımı ve yüksek güvenilirlik açısından SiC güç cihazlarının paketleme ihtiyaçlarını karşıladığını keşfetmektir.
Güç cihazı paketinin temel bileşeni olan seramik alt tabakanın performansı, cihazın genel performansını doğrudan etkiler. Geleneksel olarak alümina (Al2O3) substratları ve alüminyum nitrür (AlN) substratları doğrudan bakır kaplama (DBC) işlemiyle metalize edilmiştir ve yaygın olarak kullanılmasına rağmen, DBC işleminin doğal kusurları aşırı koşullar altında uygulanmasını sınırlamaktadır. Özellikle, yüksek sıcaklıklarda bakır ve seramik arasındaki termal genleşme katsayısı arasındaki uyumsuzluk nedeniyle bakır katman kolayca soyuluyor ve bu da paket yapısının stabilitesini ve güvenilirliğini etkiliyor.
Buna karşılık, aktif metal lehimleme (AMB) teknolojisi, aktif bir dolgu metali sunarak bakır ve seramik arasında daha güçlü bir kimyasal bağ elde eder ve arayüzün bağlanma mukavemetini önemli ölçüde artırır. Bu teknoloji yalnızca DBC substratının yüksek sıcaklıklarda soyulması probleminin üstesinden gelmekle kalmıyor, aynı zamanda silikon nitrür (Si3N4) gibi daha yüksek termal iletkenliğe ve daha iyi mekanik özelliklere sahip seramik malzemelerin kullanımına da olanak tanıyor. Si3N4 seramikleri, yüksek sertlikleri, yüksek kırılma toklukları, iyi termal stabiliteleri ve mükemmel termal iletkenlikleri nedeniyle AMB işlemi için idealdir.
SI3N4-AMB alt tabakası, Si3N4 seramiklerinin mükemmel özelliklerini AMB işleminin yüksek mukavemetiyle birleştirerek yüksek sıcaklıktaki servis koşullarında mükemmel güvenilirlik sergiler. Her şeyden önce yüksek ısı iletkenliği, cihazın etkili ısı dağılımını sağlar, çalışma sıcaklığını düşürür ve cihazın ömrünü uzatır. İkinci olarak, Si3N4'ün mükemmel mekanik özellikleri, alt tabakanın bükülme mukavemetini ve darbe direncini artırarak paketin sağlamlığını artırır. Son olarak, AMB işleminin oluşturduğu sıkı kaynaklı yapı, yüksek sıcaklıktaki termal stresin neden olduğu arayüz arızasına etkili bir şekilde direnebilir ve paket yapısının uzun vadeli stabilitesini sağlayabilir.
Özetle, SiC güç cihazlarının hızlı gelişimi, ambalajlama alt katmanları için daha yüksek gereksinimleri ortaya çıkarmıştır ve aktif metal lehimli (AMB) silikon nitrür (Si3N4) alt katmanlar, yüksek mukavemetli bağlanma, yüksek termal özellikleriyle SiC cihaz paketlemesinin ihtiyaçlarına mükemmel şekilde uygundur. iletkenlik, mükemmel mekanik özellikler ve yüksek sıcaklıklarda mükemmel güvenilirlik. Si3N4-AMB substratı yalnızca geleneksel DBC substratının yüksek sıcaklıklarda arayüz sıyırma problemini çözmekle kalmaz, aynı zamanda SiC cihazları için daha kararlı ve verimli bir ısı dağıtım kanalı sağlar; bu, SiC güç cihazlarını daha yüksek güç yoğunluğuna, daha yüksek çalışmaya teşvik etmenin anahtarıdır. Sıcaklık ve daha geniş bir uygulama yelpazesi. Bu nedenle, AMB seramik alt katmanları, özellikle de Si3N4-AMB alt katmanları, güç elektroniği teknolojisinin sürekli ilerlemesi için sağlam bir temel oluşturarak şüphesiz SiC güç cihazı paketlemesi için tercih edilen çözüm haline geldi.
