1. yeni seramik malzemeler
DBC ve AMB substratları için gelişmiş seramik malzemelerin üretilmesinde, alümina (al₂o₃), alüminyum nitrür (ALN) ve silikon nitrür (Si₃n₄) en popüler seçeneklerdir. Bu gelişmiş seramik malzemelerin iyi dielektrik mukavemet, yüksek erime noktası ve güçlü kimyasal korozyon direnci gibi avantajları vardır. Bu nedenle, sert koşullar altında bile, güç elektroniği alanında izolatör olarak yaygın olarak kullanılabilirler.
Bu malzemeler şu anda en gelişmiş güç modüllerinde kullanılabilse de, termal ve mekanik özelliklerdeki kendi sınırlamaları, enerji yoğunluğunu artırarak modülün servis ömrünün bakımını veya uzatılmasını kısıtlamaktadır. Seramik malzeme alanının, endüstri modelini değiştirebilecek yeni araştırma ve geliştirme yoluyla termal ve mekanik özelliklerde atılımlar yapması gerekir.
2. bakır katmanların vurgusu
Bakır, mükemmel elektrik ve termal iletkenliği nedeniyle seramik substrat metalizasyonu için ideal bir malzeme olarak kabul edilir. Sürekli olarak geliştirilmiş enerji yoğunluğu, akım taşıma kapasitesi ve güvenilirlik gibi gereksinimler, bakır malzemelerin piyasada yaygın olarak uygulanmasına yol açmıştır. Ayrıca, bakırın hammaddelerin kolay mevcudiyeti, nispeten düşük fiyat ve dayanıklılık gibi avantajları vardır.
Genellikle, bakır kalınlığı 127 mikron ila 800 mikron arasında değişir. Bununla birlikte, modül üreticileri, mevcut veya daha küçük bir alan üzerindeki çıkış gücünü daha da artırmayı amaçlayan yarı iletken ve ambalaj teknolojilerinin sınırlarını zorlamaya çalışıyorlar. Nihai sonuç, bakır tabaka kalınlığına 1 milimetreden daha büyük olan substratların geliştirilmesi olacaktır.
Bu tür malzemelerin izotropik özellikleri göz önüne alındığında, ıslak kimyasal dağlama artık kalın bakır katmanları patlatmak için uygun değildir. Bunun nedeni, bu yöntemin bakır iletkenler arasındaki olukları genişletmesidir, müşterilerin modülün işgal altındaki alanını azaltmak için olukları daraltması gerekir. Bu nedenle, boşlukları daraltmak, dikey yan kenarlar oluşturmak ve mümkün olan en küçük oluk genişliğini elde etmek için özel yapı işleme teknolojileri geliştirilmelidir.
3. entegrasyon
Genel olarak, entegrasyon güç elektronik değer zincirinin faydalarını en üst düzeye çıkarma olasılığı sunar. Substrat, taban plakası ve ısı - yayılma taban plakası akıllıca bir bileşene birleştirilebildiği sürece, ısı yayılması, güvenilirlik ve maliyet - etkinliği artırılabilir. Bunun nedeni, hem modül üreticilerinin hem de son kullanıcıların montaj adımlarının ve bağlantı katmanlarının sayısını azaltmak istemeleridir. Substrat entegre edildiğinde ve sert bir bara (veya esnek baskılı devre kartı) ile bağlandığında, kapıdaki parazitik endüktans ve komisyon döngüleri büyük ölçüde azaltılabilir. Kapasitörler veya tüm soğutma sistemi gibi pasif bileşenler bile substrat üzerine entegre edilebilir.
Bununla birlikte, entegrasyon genellikle düşünme yolunda bir değişim içerir. Entegrasyon derecesi ne kadar yüksek olursa, risk o kadar büyük olur. Bunun nedeni, aynı üretim kaybı altında hurdaya çıkarma maliyetinin daha önemli hale gelmesidir. Dahası, her entegrasyon işe yaramaz. En iyi stratejiyi formüle etmek için sürecin ve değer zincirinin kapsamlı bir analizi gereklidir.
