Come i substrati ceramici supportano i moduli di potenza automobilistici

Il settore dei nuovi veicoli energetici sta rapidamente avanzando verso una crescita di alta qualità, diventando una parte molto attesa della catena di fornitura globale. Il modulo di potenza automobilistico funge da “centro di potenza” dei veicoli a nuova energia, responsabile della conversione della potenza CC della batteria nella corrente CA necessaria per azionare il motore. Gestisce inoltre la velocità e la coppia del motore, influenzando direttamente le prestazioni e l'efficienza energetica del veicolo.

Questo processo genera molto calore. I dati dei test di settore mostrano che la temperatura operativa dei tradizionali chip di potenza IGBT può superare istantaneamente i 150°C. Se questo calore non viene allontanato e dissipato in modo efficiente, le prestazioni del modulo diminuiranno. In casi estremi, potrebbero verificarsi problemi di sicurezza come cortocircuiti e guasti al dispositivo. Pertanto, la dissipazione del calore del substrato e l'adattabilità ambientale sono cruciali. I substrati ceramici offrono vantaggi tecnici ineguagliabili nelle applicazioni automobilistiche. Rispetto ai substrati tradizionali, quelli ceramici forniscono una conduttività termica estremamente elevata, un'eccellente stabilità alle alte temperature e un forte isolamento e resistenza alla corrosione.

1. Equilibrio preciso dei parametri di prestazionesubstrati ceramicidevono soddisfare standard tecnici più elevati rispetto alle loro controparti di livello industriale. Le sfide principali riguardano tre aree chiave: bilanciamento dei parametri prestazionali, controllo della precisione della produzione e verifica dell’affidabilità:

1. Equilibrio preciso dei parametri di prestazione

I substrati ceramici automobilistici devono armonizzare conduttività termica, resistenza meccanica ed espansione termica.

2. Controllo accurato della produzione

La produzione di substrati ceramici per il settore automobilistico prevede diverse fasi, tra cui la sintesi delle polveri, lo stampaggio, la sinterizzazione e la metallizzazione. Ogni passaggio richiede un controllo a livello millimetrico o micron.

3. Rigoroso sistema di test di affidabilità

Testare il ciclo caldo-freddo: cicli tra -40°C e 150°C più di 1.000 volte per garantire l'assenza di crepe o delaminazione del substrato; Test di urti e vibrazioni: utilizzando l'urto o l'impatto di un veicolo simulato, resistendo ad accelerazioni di oltre 1.000 G senza degrado del materiale; Test di invecchiamento da calore umido: ciclo continuo a 125°C e livelli di umidità dell'85% per 5.000 ore per garantire le prestazioni dell'isolamento.

Di conseguenza, queste misure di test forniscono significative barriere pratiche all’ingresso per diventare un fornitore di substrati ceramici per auto per le aziende nazionali che necessitano di sviluppo tecnico a lungo termine e di acquisto immediato di attrezzature.

Recentemente, le aziende nazionali hanno intensificato la ricerca e sviluppo e sono rapidamente avanzate verso la commercializzazione nazionale della tecnologia dei substrati ceramici a fatica, con risultati importanti. Inoltre, hanno superato con successo test intensivi da parte dei principali produttori di veicoli a nuova energia sui loro substrati ceramici in nitruro di silicio sviluppati a livello nazionale, dimostrando con successo l’equivalenza sui cicli termici e sui test di shock vibratorio a Kyocera, offrendo allo stesso tempo un risparmio sui costi del 20%-30%. Questi substrati appena omologati vengono prodotti commercialmente con spedizioni mensili segnalate di oltre 100.000 unità. In sintesi, i progressi nelle capacità dei substrati ceramici automobilistici nazionali rappresentano un valore industriale significativo, in particolare nelle attività dell’industria automobilistica volte a ridurre i costi di produzione dei nuovi veicoli energetici, rafforzare la sicurezza delle catene industriali e di fornitura nazionali e ridurre la dipendenza dall’approvvigionamento internazionale di componenti fondamentali, aumentando al contempo la crescita di alta qualità del settore in futuro.

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