Alpha Argomax, 은소결 전력 모듈 접합...전기차 성능 향상에 기여

자동차의 전동화, 자율화가 빠르게 진행됨에 따라 전력전자 장치에 대한 수요도 증가하고 있다. 반면, 기존 솔더 및 와이어 본드 연결은 전력(Power), 주행거리(Range), 신뢰성(Reliability) 면에서 자동차 OEM의 요구사항을 충족하지 못하고 있다. 

맥더미드 알파(MacDermid Alpha)가 개발한 ALPHA^® Argomax^® 소결 은(Sintered Silver) 기술은 더 작은 크기로 더 높은 출력 밀도를 가능하게 하고 기존 납땜 다이 부착 연결 대비 4배 높은 열전도도를 제공한다. 
 

금속 간 결합(Intermetallic bond) 대신에 확산 결합(Diffusion bond)으로 이루어진 소결 합금은 일반 용융 합금보다 신뢰성이 높은 합금을 만들 수 있다. 
ALPHA^® Argomax^® 소결 은은 기존 다이 부착 방법에 비해 전기 파워트레인의 효율을 높여 배터리 용량을 변경하지 않고 주행거리를 늘리고 주행거리를 희생하지 않고도 비용과 무게를 낮출 수 있는 선택지를 제공한다. 

소결 공정은 원자 확산을 기반으로 하기 때문에 다이, 패키지 및 상단면을 부착하기 위해 전력 모듈 내에 소결 결합을 형성할 수 있으므로 기존 솔더보다 높은 융점을 얻을 수 있다.

은 융점은 962 ℃인 반면, 일반적인 솔더 합금 융점은 220 ℃ ~ 280 ℃ 사이다. 따라서 자동차 OEM의 경우 열 및 전기 전도성이 더 높고 작동 수명이 더 긴 보다 안정적인 인버터를 만들 수 있다.

맥더미드 알파는 ALPHA^® Argomax^® 소결 은이 기존 땜납 및 주석-구리 합금에 비해 전기차(EV) 효율을 최대 40%까지 향상시킬 수 있음을 입증했다. 이것은 다이 수를 75% 줄이고 인버터 무게를 34% 감소시켜 더 경량의 드라이브트레인을 설계할 수 있도록 함으로써 차량 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 
맥더미드 알파는 또한 ALPHA^® Argomax^®의 고장률이 기존 솔더보다 낮음을 입증했다. 내부 테스트 결과, 솔더는 12,000 사이클 후에 고장이 난 반면에, 완전 소결 기술은 150,000 파워 사이클 후에도 정상 작동해 신뢰성이 10배 이상 향상됐다. 최대 170 ℃의 테스트 온도에서도 소결 은은 350,000 파워 사이클 후에도 정상 작동했다.

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AEM_Automotive Electronics Magazine