Dans les systèmes électriques à courant continu haute tension (HVDC), en particulier dans les véhicules à énergies nouvelles, les infrastructures de recharge et le stockage d'énergie, des exigences sans précédent sont imposées en matière de fiabilité et de durée de vie des principaux dispositifs de commutation, tels que les contacteurs HVDC.
Le goulot d'étranglement en termes de performances de ces appareils ne vient souvent pas de la conception électromagnétique elle-même, mais de l'interface critique qui gère les connexions électriques, l'isolation haute tension-et les boîtiers hermétiquement fermés : la zone de liaison permanente entre l'isolant céramique et le conducteur métallique.
Un simple assemblage mécanique ou une liaison de matériaux organiques à l'aide de processus traditionnels est très susceptible de se briser sous des contraintes électrothermiques à long terme et dans des conditions environnementales difficiles.
Par conséquent, la sophistication de la technologie de conditionnement en céramique-à-métal détermine directement les performances ultimes des semi-conducteurs de puissance et des modules de contacteurs.
Le point de départ pour obtenir des emballages céramique-hautes performances-sur-métal réside dans une compréhension approfondie et une sélection précise des systèmes de matériaux. À la base se trouve une structure en céramique métallisée de précision, généralement composée de trois parties :
Substrat céramique d'alumine de haute-pureté (par exemple, 95 % d'alumine): En tant que principal composant isolant et structurel, sa valeur réside dans son excellente rigidité diélectrique, sa conductivité thermique élevée, sa stabilité thermique supérieure et sa résistance mécanique. Il fournit une plate-forme physique et chimique stable pour les composants céramiques métallisés.
Couche de métallisation de précision: C'est la principale réalisation du processus de métallisation céramique. En formant un mince film métallique (souvent un alliage à base de molybdène ou de tungstène-) étroitement lié au substrat sur la surface céramique, cette couche réalise une transformation fonctionnelle d'isolant en conducteur, fournissant une surface de liaison métallurgique idéale pour une soudure ultérieure. Les céramiques métallisées de haute -qualité nécessitent que la couche de métallisation ait une excellente force d'adhérence, une excellente soudabilité et un coefficient de dilatation thermique correspondant à la céramique.
Conducteurs métalliques (tels que le cuivre sans oxygène à haute-conductivité-ou l'alliage Kovar): En tant que porteurs de courant ou connecteurs structurels, ils sont brasés à haute température pour former une liaison métallurgique étanche à l'air et à haute résistance avec la couche de métallisation, constituant finalement un assemblage complet de céramique métallisée à l'alumine.
La technologie de base permettant d'assembler de manière fiable les céramiques et les métaux est le brasage actif des métaux-à haute température. Ce procédé est loin d’être un soudage ordinaire ; il s'agit d'un processus métallurgique de précision réalisé sous vide ou sous atmosphère protectrice à l'aide de métaux d'apport de brasage spéciaux contenant des éléments actifs tels que le titane et le zirconium.
À haute température, ces éléments actifs mouillent efficacement la surface de la céramique, réagissant chimiquement pour former une couche de transition, réalisant ainsi une liaison au niveau atomique-entre le métal d'apport de brasage, la couche métallisée et la céramique.
Ce processus est crucial pour la fabrication de composants en céramique métallisée à haute résistance, déterminant l'herméticité, la résistance mécanique et la fiabilité des cycles thermiques à long terme.
Les composants en céramique d'alumine métallisés de précision produits à l'aide de ce processus atteignent des taux de fuite extrêmement élevés, garantissant ainsi la stabilité à long terme du milieu interne.
Par conséquent, ces céramiques métallisées avancées pour composants électriques sont devenues la solution préférée pour les domaines ayant des exigences de fiabilité extrêmement strictes, tels que les relais de charge rapide-pour les plates-formes 800 V dans les véhicules à énergie nouvelle, les disjoncteurs CC pour les systèmes de stockage d'énergie et les-convertisseurs de fréquence industriels haut de gamme.
Ce ne sont pas seulement des choix idéaux pourBoîtier en céramique métallisée pour semi-conducteurs de puissance, mais également des composants fondamentaux clés qui conduisent les systèmes électriques à haute-tension vers une densité de puissance plus élevée et une durée de vie plus longue.
Contactez-nous
