В настоящее время перед промышленностью силовой электроники стоит сложная задача: по мере увеличения мощности, управляемой транзисторами, для удовлетворения требований новых областей применения, перед упаковкой будет все сложнее отводить избыточное тепло от матрицы. Ограниченное квантовое преобразование мощности (QPT) недавно была подана заявка на патент qAttach™ — нового метода крепления штампов к теплораспределителям или подложкам, обычно изготовленным из нитрида алюминия (AlN). Процесс сборки создает меньшую нагрузку на подложки, что является одной из самых серьезных проблем, с которыми сталкивается индустрия упаковки для мощных полупроводников, и это обеспечивает гораздо лучший способ отвода тепла от матрицы. Кроме того, это повышает надежность.

Компания QPT разработала новую технику qAttach для Нитрид галлия (GaN) транзисторы, используемые в его системах управления электродвигателями, облегчают управление значительным количеством тепла, выделяющегося при работе на высокой мощности, высоком напряжении и высокой частоте. В настоящее время выпускаются GaN-транзисторы с высоким номинальным напряжением; тем не менее, размер их кристаллов остается относительно небольшим, что приводит к уменьшению площади поверхности для отвода тепла. Следовательно, их характеристики часто снижаются, чтобы они могли работать без перегрева. qAttach решает эту проблему, обеспечивая эффективное отведение значительно большего количества тепла от матрицы, предотвращая перегрев. Это позволяет эффективно использовать GaN-транзисторы нового поколения для мощных высоковольтных применений в автомобильных и промышленных двигателях, тем самым реализуя потенциал доступных по цене высоковольтных GaN-транзисторов.

Компания QPT утверждает, что существующий метод крепления является ошибочным, поскольку слой агломерата, который крепит матрицу к подложке, обычно имеет толщину от 30 до 60 микрон, создавая тепловой барьер, препятствующий отводу тепла от кристалла. QPT использует надежные, зарекомендовавшие себя технологии из различных областей применения для создания инновационного слоя крепления qAttach, толщина которого может составлять доли микрона. Значительное уменьшение толщины теплового барьера указывает на то, что технология QPT позволяет отводить отработанное тепло от чипа в 10 раз эффективнее.

При традиционном способе тепло от матрицы должно проходить через плотный слой агломерата, чтобы достичь подложки и рассеяться через теплоотвод. Печатная плата крепится сверху и вокруг теплораспределителя во встроенных корпусах, что обеспечивает минимальное рассеивание тепла при использовании этого метода. Новая конфигурация QPT состоит из теплоотвода, подложки, соединительного слоя, матрицы, соединительного слоя, подложки и теплоотвода, при этом печатная плата опоясывает конструкцию с боков. Ультратонкий слой qAttach способствует быстрой передаче тепла, обеспечивая эффективное рассеивание как от верхней части матрицы, так и от подложки, что потенциально увеличивает общую скорость отвода тепла до 15 раз.