功率模块基板在半导体行业中具有关键性作用，能有效促进电能在多种应用和设备中的传输、转换与管理。随着新型移动解决方案的兴起，特别是电动车（EV）的普及，功率模块基板已成为调节并分配动力给电机、电池及充电系统的不可或缺之物。这直接影响到车辆的性能、续航里程、速度和充电效率，使其成为快充技术和电动车充电站的核心组件。通过确保高速的能量传输，这些基板能减少电动车用户的停机时间，解决了电动车普及的一大障碍。
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功率模块基板在可再生能源系统中的重要性
在风力涡轮机和太阳能电池板等可再生能源系统中，半导体功率模块基板在管理能源方面扮演着关键角色。这些基板可优化能量流动并确保高效的转换，使其能无缝地传输到电网或存储在电池中。它们对于提升能源效率和系统可靠性尤为重要，特别是在处理可再生能源源头的波动性时。通过保持顺畅且有效的能量传输，功率模块基板显著有助于稳定和改善可再生能源系统的性能。
功率模块的关键组件和类型
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功率模块运作中的基本元素是功率模块基板，也被称为功率基板或冷却板。这些基板不仅提供机械稳定性，还在热管理方面至关重要，这对于保持系统可靠性极为关键。有效的散热能防止过热，使功率模块即使在高负载下仍能最佳运行。 |
功率模块的类型
四种最常见的功率模块类型包括：
- 金属氧化物半导体场效晶体管（MOSFET）
- 应用：低至中功率应用，如电机控制电路和太阳能电池板逆变器。
- 优点：高开关速度和低导通损耗。
- 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）
- 应用：高功率应用，如工业电机驱动和大型风力涡轮机。
- 优点：能处理更高的电压和电流。
- 碳化硅（SiC）模块
- 应用：高性能应用，包括电动车、快充站和可再生能源基础设施。
- 优点：在更高的温度、电压和频率下运行。
- 氮化镓（GaN）模块
- 应用：充电站、5G网络及其他高频、高电压应用。
- 优点：超高速开关速度和高效率。
在所有这些功率模块中，功率模块基板在提供结构支持和热管理方面至关重要。它们在 SiC 和 GaN 等先进半导体技术中尤为重要，这些技术需要有效的散热和稳定性来实现卓越的性能。
Layana 公司如何提升功率模块基板制造
定制金属冲压
通过使用高精度的冲压工具和先进的金属冲压技术，Layana 生产符合严格性能和尺寸要求的基板，包括在金属/陶瓷基板接合后最小化变形。
嵌件成型
我们的嵌件成型技术能够将塑料元件（如端子、连接器、引脚和母线）直接整合到外壳中，简化了装配并提高了性能。
定制自动化
Layana 的自动化解决方案不仅可应用于冲压过程，也可用于端子嵌件成型过程的定制自动化。这种多功能性使得相同的自动化过程可以重复使用于不同尺寸的功率模块制造中，提高生产效率并降低成本。
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| 项目/类型 | 立式塑料注塑机台 | 卧式塑料注塑机台 |
|---|---|---|
| 吨数范围 | 35吨～250吨 | 60吨至200吨 |
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最大 产品尺寸 |
英寸: 8.5 x 11 x 6 毫米: 216 x 279 x 150 |
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最大 产品重量 |
0.1g~500g | |
| 精度 |
模具: ± 0.005mm 产品: ± 0.03~0.05mm |
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基板在功率模块制造中的关键作用
热散发和导热性
基板作为散热器，散发运行过程中产生的热量。使用高导热性的材料可有效传导热量，降低过热风险并延长模块的寿命。
元件安装
基板为功率模块外壳及其元件（如端子、连接器、引脚和母线）提供稳固的安装表面。这有助于简化装配和焊接，提高制造效率 。
机械支撑
基板增加功率模块的机械强度，防止因震动、冲击或环境因素造成的损坏。高温抗性确保其在严苛环境中具有稳定性和耐久性。
减少变形
基板有助于在金属/陶瓷基板接合后减少变形，保持结构完整性和性能。平整的基板确保应力均匀分布，并将热量有效传导至散热器，防止热点并确保元件的精确对齐。
功率模块基板制造中常用的材料
金属材料
铜
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- 特性：卓越的导热性和优越的机械强度。
- 优点：适用于需要大量散热的高功率应用，如工业电源和电动车。需进行表面处理以防止氧化。
铝
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- 特性：重量轻且具有良好的导热性。
- 优点：成本效益高，耐腐蚀，适合重视减重的应用，如电动车和户外系统。
铝硅碳化物（AlSiC）
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- 特性：结合了铝的轻量与碳化硅的高导热性和机械强度。
- 优点：具有卓越的高温抗性和减少变形的特性，适用于高性能功率模块。
铜包铝（CCA）
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- 特性：结合了铜的导热性与铝的轻量特性。
- 优点：在成本、重量和热管理之间取得平衡，适用于电动车和可再生能源系统。
陶瓷材料
氮化铝（AlN）
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- 特性：具有优秀的导热性和电绝缘性。
- 优点：适合高功率应用，需同时具备热管理和电气隔离需求。
氧化铝（Al2O3）
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- 特性：良好的电绝缘性和适中的导热性。
- 优点：适用于热要求较低的应用，具有成本效益。
结论
功率模块基板是功率模块制造中的重要组件，提供热散发、元件安装、机械支撑和电绝缘等基本功能。精确制造这些基板，特别是在减少变形、确保高导热性和提供高温抗性方面，对于提升功率模块的性能和可靠性至关重要。
Layana 公司作为先进金属冲压和功率模块基板制造的领先供应商，拥有丰富的经验和对质量的承诺，确保客户能够享受质量提升、效率提高、成本节约和专业设计支持的优势。与 Layana 合作，能保证功率模块制造商在热管理、机械可靠性和整体性能方面达到最高标准。