في الوقت الحالي ، أدى الصخب المتزايد لحماية البيئة والحفاظ على الطاقة إلى تسليط الضوء على السيارات الكهربائية المحلية ذات الطاقة الجديدة. تلعب أجهزة الحزمة عالية الطاقة دورًا حاسمًا في تنظيم سرعة السيارة وتخزين تحويل التيار المتردد والتيار المستمر. وضعت الدراجات الحرارية عالية التردد متطلبات صارمة لتبديد الحرارة للتغليف الإلكتروني ، بينما يتطلب تعقيد وتنوع بيئة العمل أن تتمتع مواد التغليف بمقاومة جيدة للصدمات الحرارية وقوة عالية لتلعب دورًا داعمًا. بالإضافة إلى ذلك ، مع التطور السريع لتقنية إلكترونيات الطاقة الحديثة ، والتي تتميز بالجهد العالي والتيار العالي والتردد العالي ، أصبحت كفاءة تبديد الحرارة لوحدات الطاقة المطبقة على هذه التقنية أكثر أهمية. تعتبر مواد الركيزة الخزفية في أنظمة التغليف الإلكترونية هي المفتاح لتبديد الحرارة بكفاءة ، كما أنها تتمتع بقوة وموثوقية عالية استجابةً لتعقيد بيئة العمل. الركائز الخزفية الرئيسية التي تم إنتاجها بكميات كبيرة واستخدامها على نطاق واسع في السنوات الأخيرة هي Al2O3 ، BeO ، SiC ، Si3N4 ، AlN ، إلخ.
يلعب سيراميك Al2O3 دورًا مهمًا في صناعة ركيزة تبديد الحرارة بناءً على عملية التحضير البسيطة والعزل الجيد ومقاومة درجات الحرارة العالية. ومع ذلك ، فإن الموصلية الحرارية المنخفضة لـ Al2O3 لا يمكنها تلبية متطلبات التطوير لجهاز الطاقة العالية والجهد العالي ، وهي قابلة للتطبيق فقط في بيئة العمل مع متطلبات تبديد الحرارة المنخفضة. علاوة على ذلك ، فإن قوة الانحناء المنخفضة تحد أيضًا من نطاق تطبيق سيراميك Al2O3 كركائز تبديد الحرارة.
تتميز ركائز السيراميك BeO بموصلية حرارية عالية وثابت عازل منخفض لتلبية متطلبات تبديد الحرارة الفعال. لكنه لا يفضي إلى التطبيق على نطاق واسع بسبب سميته التي تؤثر على صحة العمال.
يعتبر سيراميك AlN مادة مرشحة لركيزة تبديد الحرارة بسبب الموصلية الحرارية العالية. لكن سيراميك AlN لديه مقاومة ضعيفة للصدمات الحرارية ، وسهل الغسل ، وقوة منخفضة وصلابة ، وهو ما لا يفضي إلى العمل في بيئة معقدة ، ومن الصعب ضمان موثوقية التطبيقات.
يتميز سيراميك SiC بموصلية حرارية عالية ، نظرًا لفقدانه العالي للعزل الكهربائي وجهد الانهيار المنخفض ، فهو غير مناسب للتطبيقات في بيئات التشغيل عالية التردد والجهد.
تم التعرف على Si3N4 كأفضل مادة ركيزة خزفية ذات موصلية حرارية عالية وموثوقية عالية في الداخل والخارج. على الرغم من أن الموصلية الحرارية للركيزة الخزفية Si3N4 أقل قليلاً من تلك الموجودة في AlN ، إلا أن قوتها الانثناءية وصلابة الكسر يمكن أن تصل إلى أكثر من ضعف تلك الموجودة في AlN. وفي الوقت نفسه ، فإن الموصلية الحرارية لسيراميك Si3N4 أعلى بكثير من الموصلية الحرارية لسيراميك Al2O3. بالإضافة إلى ذلك ، فإن معامل التمدد الحراري للركائز الخزفية Si3N4 قريب من بلورات SiC ، ركيزة الجيل الثالث من أشباه الموصلات ، والتي تمكنها من المطابقة بشكل أكثر ثباتًا مع مادة بلورية SiC. يجعل Si3N4 المادة المفضلة للركائز عالية التوصيل الحراري لأجهزة طاقة أشباه الموصلات SiC من الجيل الثالث.
