E- 모빌리티 문제에 대한 3D InCites과의 토론

지난 달 보스턴에서 열린 IMAPS 쇼에서 Sze Pei Lim과 저는 3D InCites의 Francoise von Trapp과 e-모빌리티 및 전기 자동차와 관련된 특정 문제를 해결하기 위한 재료들에 대해 논의할 기회를 가졌습니다. 우리의 논의는 압력 은 소결과 전기 자동차 응용 분야, 특히 인버터 어셈블리에 사용되는 전력 모듈 내의 다이 부착에 그것을 사용하는 것에 중점을 두었습니다. 팟캐스트 에피소드는 이 링크를 통해 3D InCites 웹사이트에서 찾을 수 있습니다.

https://www.buzzsprout.com/1731672/11613361

E-모빌리티는 흥미롭고 빠르게 성장하는 시장입니다. 많은 신차 제조업체들이 현재 전기 자동차를 시장에 출시하고 있고, 미래에도 계속됩니다. 또한 오랜 역사를 지닌 많은 ICE 차량 제조업체는 미래를 전기로 움직이는 시대로 선언했습니다. 배터리 전기 자동차의 광범위한 이용에 대한 한 가지 잠재적인 장애물(의도된 말장난)은 "주행 거리 불안", 즉 주행 중 배터리가 소진될 것에 대한 두려움과 자동차를 재충전하는 데 걸리는 시간입니다. 배터리 전기 자동차에서, 배터리에서 DC 전압을 끌어와 차량을 추진하는 모터를 구동하기 위해 AC 전압으로 변환하는 것이 바로 인버터입니다. 전력 모듈 패키징과 어셈블리는 이 새로운 애플리케이션의 요구 사항에 맞게 발전하고 있습니다. SiC MOSFET와 같은 광대역 갭 반도체 장치는 열전도율이 더 높고 성능 손실 없이 더 높은 온도에서 작동할 수 있다는 사실(냉각이 더 적게 필요) 때문에 기존 Si IGBT를 대체하고 있습니다. 이러한 장치를 이용하여, 동일한 크기에 대해 더 높은 전력 출력을 제공하거나 유사한 전력 등급에 대해 더 작은 설치 공간을 제공할 수 있습니다. 이것들은 더 빠른 스위칭 장치이기도 한데, 이는 더 높은 효율성과 더 빠른 충전을 의미합니다.

그림 1 – EV 인버터 애플리케이션을 위한 소결된 전력 모듈의 예

SiC MOSFET의 모든 이점을 실현하려면 다이 부착 재료도 시스템의 요구 사항을 충족해야 합니다. 여기가 바로 압력 소결된 은이 적용되는 곳입니다. 압력 소결 다이 부착은 일반적으로 약 250°C의 온도에서 이루어지지만, 은의 녹는 온도는 961°C이므로 걱정 없이 솔더의 녹는점보다 훨씬 높은 작동 온도에서 작업할 수 있습니다. 또한 압력 소결 상호 연결은 솔더링에 비해 열 및 전기 전도성이 더 높습니다. 이러한 특성으로 인해 은 소결 다이 부착 상호 연결이 솔더링보다 더 효율적이고 열 분산에 더 효과적이며 더 신뢰할 수 있습니다.

InFORCE™MF는 고전력 모듈 애플리케이션의 다이 부착을 위한 새로운 압력 은 소결 페이스트입니다. 이 재료가 가져야 할 특징은 매우 높은 금속 함량, >90중량%, 낮은 유기물 및 인쇄에 최적화된 배합을 가진 페이스트를 갖는 것입니다. 이것은 우수한 인쇄, 빠른 사전 건조, 소결 중 재료 손실 감소, 일관된 본드 라인 두께와 같은 여러 공정 관련 이점들을 제공합니다. 유기물 함량이 적다는 것은 소결 후 목표 두께를 달성하기 위해 적용해야 하는 재료가 적어지는 것을 의미합니다. 아래 차트는 중량 기준 금속 하중 %와 부피 기준 유기물 함량 간의 관계에 대한 근사치를 보여줍니다.

그림 2 - Ag 금속 하중 %(중량 기준) 대 "비-Ag 함량"(부피 기준)

Indium Corporation은 압력이 있고 압력이 없는 애플리케이션을 위한 다양한 은 및 구리 소결 페이스트를 보유하고 있습니다. 소결과 Indium Corporation의 소결 재료에 대해 더 알고 싶으시면 dpayne@indium.com으로 저에게 연락해 주십시오.