新能源汽车功率模块的“散热神器”——AMB基板

一、引言

 

新能源汽车以其零排放、低噪音、高效率等优点，正逐渐成为传统燃油汽车的有力替代品。功率模块是新能源汽车电机控制器、充电桩等核心部件的重要组成部分，其负责电能的转换与控制，是实现高效能量管理的关键。然而，功率模块在工作过程中会产生大量的热量，如果散热不良，将会导致模块性能下降甚至损坏。因此，寻找一种具有高散热性能的基板材料，对于提升功率模块的可靠性和寿命具有重要意义。AMB基板正是在这样的背景下应运而生，并凭借其优异的散热性能和机械强度，在新能源汽车功率模块中得到了广泛应用。

 

二、AMB基板的基本原理与制备工艺

 

AMB基板是一种采用活性金属焊接技术将高热导率的陶瓷材料与金属基板连接在一起形成的复合基板。其基本原理是利用活性金属（如钛、锆等）与陶瓷材料（如氧化铝、氮化铝等）在高温下的化学反应，形成强固的冶金结合界面，从而实现陶瓷与金属之间的高强度连接。通过这种连接方式，AMB基板既保留了陶瓷材料的高热导率、低膨胀系数等优点，又具备了金属材料的良好机械加工性能和电气性能。

 

AMB基板的制备工艺主要包括陶瓷基板制备、金属化层制备、活性金属焊接以及后处理等步骤。其中，陶瓷基板的制备是关键环节之一，其质量直接影响到最终AMB基板的性能。目前常用的陶瓷基板制备方法有注浆成型、流延成型、干压成型等。金属化层的制备则是通过在陶瓷基板表面涂覆或沉积一层金属薄膜，以便与后续的金属基板进行焊接。活性金属焊接是AMB基板制备的核心步骤，它决定了陶瓷与金属之间的结合强度。后处理主要包括切割、研磨、抛光等工序，以获得符合要求的AMB基板尺寸和表面质量。

 

三、AMB基板在新能源汽车功率模块中的应用优势

 

高散热性能：AMB基板采用的陶瓷材料具有高热导率，能够迅速将功率模块产生的热量传导至金属基板，并通过金属基板的散热结构将热量散发出去，从而有效降低功率模块的工作温度，提高其可靠性和寿命。

 

良好的机械强度：由于陶瓷材料与金属基板之间形成了强固的冶金结合界面，使得AMB基板具有优异的机械强度和抗冲击性能，能够满足新能源汽车在复杂工况下的使用要求。

 

优异的电气性能：AMB基板的金属化层具有良好的导电性能，能够有效降低功率模块的电气损耗，提高其工作效率。同时，陶瓷材料的绝缘性能也保证了功率模块的安全性。

 

易于集成和模块化设计：AMB基板具有良好的可加工性和可焊接性，便于实现功率模块的集成化和模块化设计，从而简化整车的生产流程和维护成本。

 

四、当前面临的挑战及未来的发展趋势

 

尽管AMB基板在新能源汽车功率模块中具有广泛的应用前景，但仍面临一些挑战需要解决。首先，AMB基板的制备成本相对较高，限制了其在低端市场的应用。其次，陶瓷材料与金属材料的热膨胀系数差异较大，可能导致在高温下产生热应力，影响基板的可靠性。此外，活性金属焊接工艺的控制难度较大，需要精确控制焊接温度和时间等参数以获得良好的焊接质量。

 

针对以上挑战，未来的发展趋势可能包括以下几个方面：一是通过改进制备工艺和降低原材料成本来降低AMB基板的制造成本；二是研究新型陶瓷材料和金属材料以减小热膨胀系数差异；三是开发更先进的活性金属焊接技术以提高焊接质量和效率；四是探索AMB基板在其他领域的应用可能性以拓展其市场空间。

 

五、结论与展望

 

综上所述，AMB基板作为一种先进的散热基板技术，在新能源汽车功率模块中具有广泛的应用前景。通过不断改进制备工艺、降低成本、提高可靠性等方面的努力，相信未来AMB基板将在新能源汽车领域发挥更大的作用，为推动新能源汽车产业的持续健康发展做出重要贡献。