功率模組基板在半導體產業中具有關鍵性作用，能有效促進電能在多種應用和設備中的傳輸、轉換與管理。隨著新型移動解決方案的興起，特別是電動車（EV）的普及，功率模組基板已成為調節並分配動力給馬達、電池及充電系統的不可或缺之物。這直接影響到車輛的性能、續航力、速度和充電效率，使其成為快充技術和電動車充電站的核心組件。透過確保高速的能量轉移，這些基板能減少電動車用戶的停機時間，解決了電動車普及化的一大障礙。
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功率模組基板在可再生能源系統中的重要性
在風力渦輪機和太陽能電池板等可再生能源系統中，半導體功率模組基板在管理能源方面扮演著關鍵角色。這些基板可優化能量流動並確保高效的轉換，使其能無縫地傳輸到電網或儲存在電池中。它們對於提升能源效率和系統可靠性尤其重要，特別是在處理可再生能源源頭的波動性時。透過維持順暢且有效的能量轉移，功率模組基板顯著有助於穩定和改善可再生能源系統的性能。
功率模組的關鍵組件和類型
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功率模組運作中的基本元素是功率模組基板，也被稱為功率基板或冷卻板。這些基板不僅提供機械穩定性，還在熱管理方面至關重要，這對於維持系統可靠性極為關鍵。有效的散熱能防止過熱，使功率模組即使在重負載下仍能最佳運作。 |
功率模組的類型
四種最常見的功率模組類型包括：
- 金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET）
- 應用：低至中功率應用，如馬達控制電路和太陽能電池板逆變器。
- 優點：高開關速度和低導通損失。
- 絕緣柵雙極型電晶體（IGBT）
- 應用：高功率應用，如工業馬達驅動和大型風力渦輪機。
- 優點：能處理更高的電壓和電流。
- 碳化矽（SiC）模組
- 應用：高性能應用，包括電動車、快充站和可再生能源基礎設施。
- 優點：在更高的溫度、電壓和頻率下運行。
- 氮化鎵（GaN）模組
- 應用：充電站、5G網路及其他高頻、高電壓應用。
- 優點：超高速開關速度和高效率。
在所有這些功率模組中，功率模組基板在提供結構支持和熱管理方面至關重要。它們在 SiC 和 GaN 等先進半導體技術中尤為重要，這些技術需要有效的散熱和穩定性來實現卓越的性能。
Layana 公司如何製造功率模組基板？
客製化金屬沖壓
透過使用高精度的沖壓工具和先進的金屬沖壓技術，Layana 生產符合嚴格性能和尺寸要求的基板，包括在金屬/陶瓷基板接合後最小化變形。
埋入射出
我們的埋入射出技術能夠將塑膠元件（如端子、連接器、引腳和匯流排）直接整合到外殼中，簡化組裝並提高性能。
客製化自動化
Layana 的自動化解決方案不僅可應用於沖壓過程，也可用於端子嵌件成型過程的客製化自動化。這種多功能性使得同樣的自動化過程可以重複使用於不同尺寸的功率模組製造中，提高生產效率並降低成本。
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| 項目/類型 | 立式塑膠射出機台 | 卧式塑膠射出機台 |
|---|---|---|
| 噸數範圍 | 35噸～250噸 | 60噸至200噸 |
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最大 產品尺寸 |
英寸: 8.5 x 11 x 6 毫米: 216 x 279 x 150 |
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最大 產品重量 |
0.1g~500g | |
| 精度 |
模具: ± 0.005mm 產品: ± 0.03~0.05mm |
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基板在功率模組製造中的關鍵作用
熱散發和導熱性
基板作為散熱器，散發運行過程中產生的熱量。使用高導熱性的材料可有效傳導熱量，降低過熱風險並延長模組的壽命。
元件安裝
基板為功率模組外殼及其元件（如端子、連接器、引腳和匯流排）提供穩固的安裝表面。這有助於簡化組裝和焊接，提高生產效率。
機械支撐
基板增加功率模組的機械強度，防止因震動、衝擊或環境因素造成的損壞。高溫抗性確保其在嚴苛環境中具有穩定性和耐久性。
減少變形
基板有助於在金屬/陶瓷基板接合後減少變形，保持結構完整性和性能。平整的基板確保應力均勻分佈，並將熱量有效傳導至散熱器，防止熱點並確保元件的精確對齊。
功率模組基板製造中常用的材料
金屬材料
銅
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- 特性：卓越的導熱性和優越的機械強度。
- 優點：適用於需要大量散熱的高功率應用，如工業電源和電動車。需進行表面處理以防止氧化。
鋁
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- 特性：重量輕且具有良好的導熱性。
- 優點：成本效益高，耐腐蝕，適合重視減重的應用，如電動車和戶外系統。
鋁矽碳化物（AlSiC）
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- 特性：結合了鋁的輕量與碳化矽的高導熱性和機械強度。
- 優點：具有卓越的高溫抗性和減少變形的特性，適用於高性能功率模組。
銅包鋁（CCA）
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- 特性：結合了銅的導熱性與鋁的輕量特性。
- 優點：在成本、重量和熱管理之間取得平衡，適用於電動車和可再生能源系統。
陶瓷材料
氮化鋁（AlN）
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- 特性：具有優秀的導熱性和電絕緣性。
- 優點：適合高功率應用，需同時具備熱管理和電氣隔離需求。
氧化鋁（Al2O3）
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- 特性：良好的電絕緣性和適中的導熱性。
- 優點：適用於熱要求較低的應用，具有成本效益。
結論
功率模組基板是功率模組製造中的重要組件，提供熱散發、元件安裝、機械支撐和電絕緣等基本功能。精確製造這些基板，特別是在減少變形、確保高導熱性和提供高溫抗性方面，對於提升功率模組的性能和可靠性至關重要。
Layana 公司作為先進金屬沖壓和功率模組基板製造的領先供應商，擁有豐富的經驗和對品質的承諾，確保客戶能夠享受品質提升、效率提高、成本節約和專業設計支持的優勢。與 Layana 合作，能保證功率模組製造商在熱管理、機械可靠性和整體性能方面達到最高標準。