AL1885 AlSiC アルミニウムシリコンカーバイド IGBT ベースプレート

アルミシリコン・カーバイドIGBTベースプレートの説明

AlSiCは、タングステン銅に代わって米軍レーダーチップ基板に初めて使用された。置き換え後の放熱効果は抜群で、レーダー全体で10kgの軽量化を実現したことから、アルミ炭化ケイ素材料が注目されるようになりました。大電流のIGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）モジュールは、動作中に大量の熱を発生します。AlSiC材料は通常、IGBT基板を製造するために使用され、大電流IGBTモジュールはしっかりとパッケージされ、チップは振動、高温、粉塵の中で使用することができます。 アルミニウム・シリコン・カーバイドIGBTベースプレートは非常に軽く、銅の1/3の重量しかありませんが、その曲げ強度は鋼と同じくらい優れています。そのため、耐震性能に優れ、銅基板を凌駕します。したがって、高出力電子パッケージングにおいて、高熱伝導率、低熱膨張係数、曲げ強度のユニークな組み合わせにより、アルミ炭化ケイ素IGBTベースプレートは代替不可能な材料です。

アルミ炭化ケイ素IGBTベースプレート仕様

アルミニウム炭化ケイ素IGBTベースプレートの用途

アルミニウム炭化ケイ素IGBTベースプレートは 、以下の用途に使用されます：

1.自動車および電気自動車（EV）牽引：

AlSiCベースプレートは、電気自動車やハイブリッド車のパワーエレクトロニクスに広く使用されています。主な用途には、電気モーターを制御するメイン・トラクション・インバーター、DC-DCコンバーター、車載充電器などがある。その軽量性は車両効率を向上させ、優れた熱管理とCTEマッチングは過酷な温度サイクル条件下での長期信頼性を保証する。

2.産業用モーター・ドライブとオートメーション：

産業環境では、AlSiCは工場の機械を制御する高出力モータードライブやサーボドライブに不可欠である。また、高周波誘導加熱システムや工業用溶接装置にも使用されている。この材料の高い剛性と熱的性能は、連続的で過酷な作業での故障を防ぎます。

3.再生可能エネルギー・システム：

この材料は、ソーラー・インバータや風力タービン・コンバータの主要部品である。屋外環境の温度変化に耐えながら、パワー半導体からの熱を効果的に管理します。これらのシステムで要求される長期（20年以上）の信頼性には、適合したCTEが極めて重要です。

4.鉄道輸送：

AlSiCベースプレートは、高速列車、路面電車、機関車のトラクション・コンバーターや推進システムに使用されている。AlSiCベースプレートは、鉄道運行で遭遇する高い振動と電力レベルに対応するために必要な機械的強度と熱サイクル信頼性を提供します。

5.送電・送電網インフラ：

HVDC（高電圧直流）コンバータステーションやFACTS（フレキシブル交流送電システム）機器に使用されています。これらのシステムでは、究極の信頼性とパワーハンドリングが要求されますが、AlSiCの安定した熱的・機械的特性がそれを実現します。

6.無停電電源装置（UPS）およびデータセンター：

データセンターや重要インフラを保護する大電力UPSシステムでは、電力変換ユニットのIGBTモジュールにAlSiCベースプレートが使用されています。その優れた熱管理は、より高い電力密度とコンパクトで信頼性の高い設計を可能にします。

アルミシリコン・カーバイドIGBTベースプレート梱包

衝撃を防ぐため、真空シールを使用してカートンに充填します。アルミニウム炭化ケイ素IGBTベースプレートの保管または輸送中に発生する可能性のある損傷を避けるために細心の注意が払われています。

よくある質問

Q1: 車載用トラクション・インバータのアプリケーションでは、常に電源サイクルが発生します。AlSiCベースプレートは、従来の銅と比較して長期信頼性をどのように向上させますか？

A1: AlSiCは、パワーサイクルにおける熱機械疲労という核心的な課題に直接取り組んでいます。モジュール内部のセラミック基板（AlNやSi₃N₄など）と熱膨張係数（CTE）が大きく異なる銅とは異なり、AlSiCのCTEはほぼ完全に一致するように設計できます。この密接なCTEマッチングにより、温度変動時に層間の重要なはんだ接合部へのストレスが大幅に軽減されます。その結果、はんだ疲労、クラック、層間剥離が劇的に減少し、電気自動車の過酷な条件下で、より長く予測可能なモジュール寿命につながります。

Q2: 当社の産業用モータードライブは高振動環境で動作します。AlSiCベースプレートを使用する構造上の利点は何ですか？

A2: AlSiCは、高振動環境に理想的な優れた機械的特性を提供します。純アルミニウムをはるかに凌ぐ剛性と比強度を持つ複合材料であり、鋼や鋳鉄のようなはるかに重い材料に匹敵します。この高い剛性は、ベースプレートが機械的ストレスや熱負荷の下でも優れた平坦性を維持することを保証するため、非常に重要です。平らなベースプレートは、外部ヒートシンクとの最適な接触を保証し、ホットスポットや熱界面の劣化を防ぎます。最終的には、この構造的完全性により、パワーモジュール全体が振動による故障から保護され、重機、プレス、およびその他の要求の厳しい産業用アプリケーションに対して堅牢になります。

Q3: 次世代ソーラーインバータでは、より高い電力密度を目指して設計しています。AlSiCベースプレートは、よりコンパクトな設計に貢献できますか？

A3: もちろんです。AlSiCは、より高い出力密度を実現するための重要な材料です。熱伝導率が高いため、IGBTやダイオードのチップから効率的に熱を奪うことができ、熱限界を超えることなく大電流で動作させることができます。これは、同じサイズのモジュールからより多くの電力を生成するか、同じ出力でよりコンパクトなモジュールを設計できることを意味します。さらに、その優れた放熱能力により、二次冷却システムの簡素化や小型化（小型ヒートシンクやファン回転数の低下など）が可能になる場合があり、システム全体の小型化・軽量化に貢献します。