Большасць канструкцый сілавых модуляў сёння заснавана на кераміцы з аксіду алюмінія (Al2O3) або AlN, але па меры павышэння патрабаванняў да прадукцыйнасці дызайнеры шукаюць іншыя падкладкі. Напрыклад, у прылажэннях EV страты пры пераключэнні зніжаюцца на 10%, калі тэмпература мікрасхемы пераходзіць са 150°C да 200°C. Акрамя таго, новыя тэхналогіі ўпакоўкі, такія як модулі без паяння і модулі без дроту, робяць існуючыя падкладкі самым слабым звяном.
Іншым важным фактарам з'яўляецца тое, што прадукт павінен служыць даўжэй у цяжкіх умовах, напрыклад, у ветраных турбінах. Прыблізны тэрмін службы ветраных турбін пры любых умовах навакольнага асяроддзя складае пятнаццаць гадоў, што заахвоціла распрацоўшчыкаў гэтага прыкладання шукаць лепшыя тэхналогіі падкладкі.
Трэцім фактарам, які абумоўлівае паляпшэнне альтэрнатыў падкладак, з'яўляецца павелічэнне выкарыстання кампанентаў карбіда карбіду. У параўнанні са звычайнымі модулямі першыя модулі SiC з аптымальнай упакоўкай прадэманстравалі зніжэнне страт ад 40 да 70 працэнтаў, але таксама прадэманстравалі неабходнасць інавацыйных метадаў упакоўкі, уключаючы падкладкі Si3N4. Усе гэтыя тэндэнцыі будуць абмяжоўваць будучую функцыю традыцыйных падкладак Al2O3 і AlN, у той час як падкладкі на аснове Si3N4 будуць выбраным матэрыялам для будучых высокапрадукцыйных сілавых модуляў.
Нітрыд крэмнію (Si3N4) добра падыходзіць для падкладак магутнай электронікі дзякуючы сваёй найвышэйшай трываласці на выгіб, высокай трываласці на разрыў і высокай цеплаправоднасці. Характарыстыкі керамікі і параўнанне крытычных зменных, такіх як частковы разрад або ўтварэнне расколін, аказваюць сур'ёзны ўплыў на канчатковыя паводзіны падкладкі, такія як цеплаправоднасць і цеплавыя цыклічныя паводзіны.
Цеплаправоднасць, трываласць на выгіб і стойкасць да разбурэння з'яўляюцца найбольш важнымі ўласцівасцямі пры выбары ізаляцыйных матэрыялаў для сілавых модуляў. Высокая цеплаправоднасць важная для хуткага рассейвання цяпла ў сілавым модулі. Трываласць на выгіб важная для таго, як керамічная падкладка апрацоўваецца і выкарыстоўваецца ў працэсе ўпакоўкі, у той час як трываласць на разрыў важная для таго, каб вызначыць, наколькі яна будзе надзейнай.
Нізкая цеплаправоднасць і нізкія механічныя паказчыкі характарызуюць Al2O3 (96%). Тым не менш, цеплаправоднасць 24 Вт/мК з'яўляецца дастатковай для большасці стандартных прамысловых ужыванняў сучаснасці. Высокая цеплаправоднасць AlN 180 Вт/мК з'яўляецца яго найвялікшай перавагай, нягледзячы на яго сярэднюю надзейнасць. Гэта з'яўляецца вынікам нізкай трываласці на разрыў Al2O3 і параўнальнай трываласці на выгіб.
Павелічэнне попыту на большую надзейнасць прывяло да нядаўняга прагрэсу ў кераміцы ZTA (цырконіевы загартаваны аксід алюмінію). Гэтая кераміка мае значна большую трываласць на выгіб і глейкасць разбурэння, чым іншыя матэрыялы. На жаль, цеплаправоднасць керамікі ZTA параўнальная са стандартнай Al2O3; у выніку іх выкарыстанне ў прылажэннях высокай магутнасці з самай высокай шчыльнасцю магутнасці абмежавана.
У той час як Si3N4 спалучае ў сабе выдатную цеплаправоднасць і механічныя характарыстыкі. Каэфіцыент цеплаправоднасці можа быць вызначаны на ўзроўні 90 Вт/мК, а трываласць на разбурэнне з'яўляецца самай высокай сярод параўноўваных керамічных вырабаў. Гэтыя характарыстыкі сведчаць аб тым, што Si3N4 будзе праяўляць найбольшую надзейнасць у якасці металізаванай падкладкі.
