ELETTRONICA DI POTENZA

Lo scenario futuro richiede una maggiore presenza di circuiti elettronici di potenza.
Questi sono destinati a convertire e gestire la potenza stessa in modo migliore visti i progressi
ottenuti nell'impiego di nuovi materiali ormai disponibili sul mercato.
Le diverse applicazioni elettroniche che richiedono una gestione accurata della potenza trovano spazio in nuove tecnologie.

I requisiti in ingresso per lo sviluppo di un dispositivo di potenza sono i seguenti:

1. Il supporto deve avere un ottima conducibilità di corrente associato a basse perdite.
2. Il packaging e la distribuzione del calore nel substrato deve essere accurata per una migliore affidabilità nel tempo.
3. La scelta dei materiali al contorno sulla realizzazione del dispositivo risultano vincenti per l'ottenimento del risultato finale.
4. L'utilizzo di componenti elettronici in die form può essere un ulteriore guadagno di spazio
e prestazioni finali.

Di seguito vengono illustrate le principali tecnologie che la neohm può mettere a disposizione per risolvere le problematiche dei circuiti di potenza.

Substrati in Metallo Isolato (IMS)

La tecnologia IMS ( Substrato Metallico Isolato) utilizza un substrato metallico opportunamente isolato, sul quale viene opportunamente incollato lo strato che compone il circuito che si vuole ottenere. Generalmente questo è formato da un CS di basso spessore.
Questo tipo di substrato consente in seguito il montaggio superficiale di componenti, connettori ed eventualmente wire bonding di componenti in die form.
Questa soluzione tecnologica permette di risolvere efficacemente le problematiche termiche e meccaniche tipiche dei circuiti di potenza.

Di seguito elenchiamo alcune finiture circuitali standard:

Materiali: Alluminio + Rame
Spessori AL (mm): 0,5 - X
Spessore CU (um): 18 - 35 - 70...
Finiture: OSP, HAL, Oro Chimico, Nichelatura...

 

Neohm Componenti è in grado di offrire diverse soluzioni per realizzare circuiti di potenza oltre al classico IMS.
Unendo un circuito ibrido a un substrato metallico è possibile infatti usufruire di tutti i vantaggi della tecnologia Thick Film abbinata all'eccellente dissipazione termica di Alluminio o Rame.
È possibile inoltre realizzare packaging e ricoprimenti specifici con resine o opportuni abbinamenti con Circuiti stampati.
Utilizzando queste tecniche di montaggio, è possibile accelerare le operazioni di prototipazione per avere un rapido riscontro funzionale sul campo.

Direct Bonded Copper (DBC)

Già nella metà degli anni 80 il substrato DBC é stato via via sempre più usato nell'elettronica di potenza.
Le ragioni principali di questo suo crescente successo sono dovute principalmente alle sue performance e ai suoi prezzi competitivi.
L'alta conduttività termica ,circa 180 W/mK, combinata ad un alto legame termico con le piste in rame fa di questa tecnologia la migliore scelta ove venga richiesta alta potenza combinata a un assemblaggio con chip on board.
I coefficienti di espansione (TCE) tra AL2O3@7.1ppm e AlN@4.1ppm si accoppiano molto bene con i materiali semiconduttori in silicio @4.1ppm.
Questo fatto minimizza gli stress meccanici tra le lastrine di silicio e i substrati realizzati con questi materiali.
Realizzare DBC multilayer è possibile connettendo gli strati con vias di potenza.
L'uso del substrato AlN permette, inoltre, di evitare le restrizioni ambientali nate a suo tempo con l'utilizzo di BeO.

Parameter DBC Thin Film Thick Film IMS Pcb
Sub.material Al2O3 AlN Al2O3,Si Al2O3,Si Al, Polimer Organic
Conductor CU Cu, Ag, Au, Al Ag, PdAg, Au, PtAg Cu Cu
Cond Thikness um 127..400 < 1 15..20 35..240 35..200
El.conductivity (factor) 5X 1X 1X 5X 5X
Thermal Conductivity W/mK 180 (AIN) 24 24 1..4 < 3
Expansion Coefficient ppm/K 4,1 AlN 7,1(Al2O3)
4,0 (Si)
7,1 54 > 54
Structure analisys um
Pitch,Center pad to pad
< 800 < 10 < 200 100..500 < 100
Current carrying capacity Very High Very Low Middle Middle Middle - Low
Environment And health safety Very Good Very Good Very Good Middle Middle
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