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Sustratos cerámicos de nitruro de aluminio (AlN) para la refrigeración eficaz de módulos IGBT

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Sustratos cerámicos de nitruro de aluminio

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Detrás del ágil movimiento de los vehículos eléctricos, el funcionamiento de las centrales fotovoltaicas y el control preciso de las líneas de producción industrial, hay un componente energético básico común: el módulo IGBT (transistor bipolar de puerta aislada). Convierte la corriente continua en alterna, regula con precisión la velocidad y el par del motor, controla eficazmente los interruptores de potencia y completa la conversión y regulación de la energía eléctrica. Es el "corazón" de los dispositivos electrónicos de potencia.

A medida que la industria mejora continuamente el rendimiento y la eficiencia de los sistemas, los módulos IGBT evolucionan hacia una mayor densidad de potencia, un tamaño más pequeño y una mayor fiabilidad para satisfacer las demandas de ligereza en los vehículos eléctricos, alta potencia de salida, funcionamiento eficiente de los nuevos inversores de energía, así como larga vida útil y alta fiabilidad de los equipos industriales de conversión de frecuencia. En estas aplicaciones de alta potencia y gran carga térmica, la descarga segura y eficiente del calor generado por el chip se ha convertido en un reto importante en el diseño de módulos.

La respuesta se esconde en gran medida en un componente aparentemente insignificante del módulo: la placa base. No se trata de una placa metálica ordinaria, sino de un componente preciso fabricado con una estructura compuesta de cobre-cerámica-cobre. El sustrato de los módulos IGBT se ha fabricado tradicionalmente con materiales cerámicos. Para los módulos de baja potencia, se suele utilizar óxido de aluminio, que es rentable y cuenta con procesos de fabricación maduros. Sin embargo, en aplicaciones de alta potencia y fiabilidad, el nitruro de aluminio se ha convertido en el material clave de los sustratos IGBT modernos por su alta conductividad térmica y sus excelentes propiedades aislantes.