8138_8293진단 전압차세대 전기 자동차에서 사용할 수있는 수준에 있음을 보여주었습니다
고효율로 전력 변환 및 제어전원 모듈에 대해서는 열을 소산하기 위해서는 얇게 사용해야합니다 그러나, 플레이트가 얇아지면, 절연 전압도 감소하므로 얇은 플레이트 기판의 절연 전압 및 기계적 강도를 파악하고 현상을 명확하게하는 것이 필수적입니다 소결에 의해 만들어진실리콘 질화물 바카라 양방믹기판이 차세대 절연 열 소산 기판으로 관심을 끌고 있지만 단열 전압을 측정하는 경우는 거의 없습니다 따라서, 다양한 두께의 울트라 얇은 실리콘 질화물 질화물 바카라 양방믹 기판의 절연 전압의 측정 및 평가는 플레이트가 얇아지면서 절연 전압이 감소하지만, 50 μm 이하의 얇은 기판에 대해 점차 감소하는 정도, 심지어 28 kv의 볼트를 충족시킬 수 있음을 나타냈다 이 값은 850V의 작동 전압보다 훨씬 높으며 차세대 전기 자동차에는 필요합니다 또한, 기판 두께는 상업적으로 이용 가능한 기판의 것과 비교하여 10 분의 1이기 때문에, 열 소산 성능은 약 10 배나 개선된다
이 기술에 대한 세부 사항은 2021 년 12 월 1 일 (일본 시간)에 제공 될 예정입니다일본 바카라 양방믹 사회 저널잡지에 게시 또한 2021 년 11 월 26 일부터 2022 년 2 월 28 일까지 온라인으로 열릴 Nano Tech 2022 International Nanotechnology General Exhibition and Technology Conference에도 실시 될 예정입니다
단열재의 회로도 및 단열 분해
고효율로 전기를 전환하고 제어하는 전력 모듈은 전기 자동차 및 전기 철도를위한 모터 드라이브 제어 및 태양열 발전과 같은 재생 가능 에너지 분야에서 빠르게 인기를 얻을 것으로 예상됩니다 전력 모듈의 크기 및 전력 출력을 줄이기 위해서는 기판 재료의 열, 기계적 및 전기적 특성을 고려하여 응용 프로그램에 적합한 가장 적합한 기판 재료를 선택하는 것이 중요합니다 표 1은 현재 일반적으로 사용되는 기질 재료에 대한 열 소산 특성, 내열, 기계적 강도, 단열성 및 비용을 보여줍니다 수지 기판은 저렴하기 때문에 낮은 에너지가있는 가정용 기기에서 사용되지만 열전도율이 낮고 열 소산이 부족하며 열 저항이 낮아 고전력 모듈에서 사용하기가 불가능합니다 따라서, 고열 소산 및 내열성이 높은 알루미나 바카라 양방믹 (AL2O3),알루미늄 질화물 바카라 양방믹(ALN), 실리콘 질화물 바카라 양방믹 (SI3n4)와 같은 바카라 양방믹 보드는 고전력을 처리하는 하이브리드 및 전기 자동차의 전원 모듈의 절연 보드에 사용됩니다 현재 전력 모듈의 출력 밀도가 추가로 증가함에 따라 열 소산을 향상시키기 위해서는 얇아 져야합니다 높은 열전도도 바카라 양방믹 기판으로 널리 사용되는 알루미늄 질화물 바카라 양방믹은 강도가 낮고 낮습니다골절 인성이기 때문에 얇은 판으로 사용하기가 어려웠습니다 반면에, 실리콘 질화물 바카라 양방믹은 강도와 골절 강인성이 높기 때문에 기판의 얇아 지므로 두께와 절연 전압 사이의 관계를 이해해야합니다
표 1 절연 회로 보드를위한 재료의 특성 비교
위의 사회적 배경으로, 전력 모듈의 바카라 양방믹 기판과 같이 열전도율이 높은 실리콘 질화물에주의를 끌고있다 AIST는 실리콘 질화물 바카라 양방믹의 높은 열 전도도를 달성하여 바카라 양방믹 기판의 절연 전압을 측정했으며metault를 사용하여 수행 된 기판의 온도 사이클링 테스트와 같은 신뢰성 평가를 포함하여 차세대 전력 모듈에 대한 바카라 양방믹 기판에 대한 연구 및 개발을 지속적으로 수행했습니다 전형적인 실리콘 질화물 바카라 양방믹 기질의 열전도율은 약 90 w/(m ･ k)이지만 2011 년에 AIST는 177 w/(m ･ k) (AIST : 매우 높은 열전도율을 가진 라이트닝 바카라콘 질화물) AIST는 높은 열전도도 실리콘 질화물 바카라 양방믹의 기계적 특성 개선, 얇은 플레이트 기판의 제조 공정 및 평가 기술의 기계적 특성 개선을 통합하는 기술을 지속적으로 개발하고 있습니다 동시에, 실리콘 질화물 바카라 양방믹의 가늘어로 인해 유전 강도가 감소하면 질화물 바카라 양방믹의 두께 의존성에 대한 체계적인 연구를 초래할 것이라는 우려가있다 저렴한 알루미나 바카라 양방믹 기판 (약 30 w/(m ･ k)) 및 알루미늄 질화물 바카라 양방믹 기판 (약 180 w/(m ･ k))의 단열 압력의 두께의 효과가 우수한 열전도율을 갖는 실리콘 나리 트리 드 바카라 양방미틱의 거의 없음에 대한 관련 연구가 수행되었다
이시기에 평가 된 실리콘 질화물 바카라 양방믹의 구조 (그림 1-A), 얇은 샘플의 모양 (그림 1-B, 두께 32 μm) 및 광 트랜스 트랜스 특성의 이미지 사진 (그림 1-C) 조직 이미지로부터 측정 된 기판은 큰 원주 입자가 미세 입자로 분산되는 복잡한 구조를 갖는다 이러한 원주 입자가 발달 한 독특한 구조로 인해이 물질은 높은 골절 강인성을 가지므로 울트라 얇은 플레이트 및 변형으로 처리 할 수 있습니다 골절 강인성이 낮은 기존의 알루미늄 질화물 바카라 양방믹 및 알루미나 바카라 양방믹과 달리 또한, 실리콘 질화물 바카라 양방믹은 모공을 함유하지 않고 매우 조밀 한이기 때문에, 가벼운 전달 특성도 얇아지면서 달성된다 이러한 변형 특성 및 광 전환율은 전류 절연 열 소산 기판 (320 μm ~ 1mm)으로 달성 할 수 없으며 새로운 부가 가치로 나타날 수 있습니다
그림 1 (a) 조직 이미지, (b) 외관, (c) 초현대형 기판 (32μm)의 조명 전달 이미지
도 2에 도시 된 바와 같이, 실리콘 질화물 바카라 양방믹 기판의 절연 전압이 두께가 285 μm에서 32 μm로 감소함에 따라 32 μm에서 초, 28 KV로서 높은 것으로 입증되었다는 것이 입증되었다 이 값은 차세대 전기 자동차의 작동 전압보다 충분히 높습니다 850 V 현재 얇은 실리콘 질화물 바카라 양방믹 기판조차도 약 300 μm이며, 열 소산 성능은 두께에 반비례합니다 예를 들어 열산 성능이 약 10 배나 향상 될 때, 현대의 하위 부문은 약 10 번 향상 될 것으로 예상됩니다 출력이 높은 모듈
그림 2 : 실리콘 질화물 바카라 양방믹 기판의 기질 두께에 대한 절연 압력