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Substrats céramiques en nitrure d'aluminium (AlN) pour un refroidissement efficace des modules IGBT

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Substrats céramiques en nitrure d'aluminium

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Derrière le déplacement rapide des véhicules électriques, le fonctionnement des centrales photovoltaïques et le contrôle précis des lignes de production industrielle, il y a un composant de base commun : le module IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Il convertit le courant continu en courant alternatif, régule avec précision la vitesse et le couple du moteur, contrôle efficacement les interrupteurs de puissance et achève la conversion et la régulation de l'énergie électrique. C'est le "cœur" des dispositifs électroniques de puissance.

Alors que l'industrie améliore sans cesse les performances et l'efficacité des systèmes, les modules IGBT évoluent vers une densité de puissance plus élevée, une taille plus petite et une plus grande fiabilité pour répondre aux exigences d'allègement des véhicules électriques, de puissance de sortie élevée, de fonctionnement efficace des convertisseurs d'énergie nouvelle, ainsi que de longue durée de vie et de grande fiabilité des équipements industriels de conversion de fréquence. Dans ces applications à forte puissance et à forte charge thermique, l'évacuation sûre et efficace de la chaleur générée par la puce est devenue un défi majeur dans la conception des modules.

La réponse est en grande partie cachée dans un composant apparemment insignifiant du module : la plaque de base. Il ne s'agit pas d'une plaque métallique ordinaire, mais d'un composant précis constitué d'une structure composite cuivre-céramique-cuivre. Le substrat des modules IGBT est traditionnellement constitué de matériaux céramiques. Pour les modules de faible puissance, l'oxyde d'aluminium, qui est rentable et dont les processus de fabrication sont bien établis, est couramment utilisé. Cependant, dans les applications de haute puissance et de haute fiabilité, le nitrure d'aluminium s'est imposé comme le matériau clé pour les substrats IGBT modernes en raison de sa conductivité thermique élevée et de ses excellentes propriétés d'isolation.