বর্তমানে, পরিবেশ সুরক্ষা এবং শক্তি সংরক্ষণের জন্য ক্রমবর্ধমান কোলাহল দেশীয় নতুন শক্তির বৈদ্যুতিক গাড়িগুলিকে লাইমলাইটে নিয়ে এসেছে। হাই পাওয়ার প্যাকেজ ডিভাইসগুলি গাড়ির গতি নিয়ন্ত্রনে এবং এসি এবং ডিসি রূপান্তরিত করার ক্ষেত্রে একটি নির্ধারক ভূমিকা পালন করে। উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি থার্মাল সাইক্লিং ইলেকট্রনিক প্যাকেজিংয়ের তাপ অপচয়ের জন্য কঠোর প্রয়োজনীয়তা তৈরি করেছে, যখন কাজের পরিবেশের জটিলতা এবং বৈচিত্র্যের জন্য প্যাকেজিং উপকরণগুলির ভাল তাপীয় শক প্রতিরোধের এবং সহায়ক ভূমিকা পালন করার জন্য উচ্চ শক্তি প্রয়োজন। উপরন্তু, আধুনিক পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স প্রযুক্তির দ্রুত বিকাশের সাথে, যা উচ্চ ভোল্টেজ, উচ্চ কারেন্ট এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, এই প্রযুক্তিতে প্রয়োগ করা পাওয়ার মডিউলগুলির তাপ অপচয় দক্ষতা আরও জটিল হয়ে উঠেছে। ইলেকট্রনিক প্যাকেজিং সিস্টেমে সিরামিক সাবস্ট্রেট উপাদানগুলি দক্ষ তাপ অপচয়ের মূল চাবিকাঠি, তাদের কাজের পরিবেশের জটিলতার প্রতিক্রিয়াতে উচ্চ শক্তি এবং নির্ভরযোগ্যতাও রয়েছে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে ব্যাপকভাবে উত্পাদিত এবং ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত প্রধান সিরামিক সাবস্ট্রেটগুলি হল Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN, ইত্যাদি।
Al2O3 সিরামিক তার সহজ প্রস্তুতির প্রক্রিয়া, ভাল নিরোধক এবং উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধের উপর ভিত্তি করে তাপ অপচয় সাবস্ট্রেট শিল্পে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। যাইহোক, Al2O3 এর নিম্ন তাপ পরিবাহিতা উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ ভোল্টেজ ডিভাইসের বিকাশের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না এবং এটি শুধুমাত্র কম তাপ অপচয়ের প্রয়োজনীয়তার সাথে কাজের পরিবেশে প্রযোজ্য। অধিকন্তু, কম নমন শক্তি তাপ অপচয় সাবস্ট্রেট হিসাবে Al2O3 সিরামিকের প্রয়োগের সুযোগকেও সীমিত করে।
BeO সিরামিক সাবস্ট্রেটের উচ্চ তাপ পরিবাহিতা এবং কম অস্তরক ধ্রুবক রয়েছে দক্ষ তাপ অপচয়ের প্রয়োজনীয়তা মেটাতে। কিন্তু এটির বিষাক্ততার কারণে এটি বৃহৎ আকারের প্রয়োগের জন্য উপযোগী নয়, যা শ্রমিকদের স্বাস্থ্যকে প্রভাবিত করে।
উচ্চ তাপ পরিবাহিতার কারণে তাপ অপচয় সাবস্ট্রেটের জন্য AlN সিরামিককে একটি প্রার্থী উপাদান হিসেবে বিবেচনা করা হয়। কিন্তু AlN সিরামিকের তাপীয় শক প্রতিরোধ ক্ষমতা, সহজ দ্রবীভূততা, কম শক্তি এবং শক্ততা রয়েছে, যা একটি জটিল পরিবেশে কাজ করার জন্য উপযোগী নয় এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলির নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করা কঠিন।
SiC সিরামিকের উচ্চ তাপ পরিবাহিতা রয়েছে, এর উচ্চ অস্তরক ক্ষতি এবং কম ব্রেকডাউন ভোল্টেজের কারণে, এটি উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি এবং ভোল্টেজ অপারেটিং পরিবেশে অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত নয়।
Si3N4 উচ্চ তাপ পরিবাহিতা এবং দেশে এবং বিদেশে উচ্চ নির্ভরযোগ্যতার সাথে সেরা সিরামিক সাবস্ট্রেট উপাদান হিসাবে স্বীকৃত। যদিও Si3N4 সিরামিক সাবস্ট্রেটের তাপ পরিবাহিতা AlN-এর তুলনায় সামান্য কম, তবে এর নমনীয় শক্তি এবং ফ্র্যাকচার দৃঢ়তা AlN এর দ্বিগুণেরও বেশি হতে পারে। এদিকে, Si3N4 সিরামিকের তাপ পরিবাহিতা Al2O3 সিরামিকের তুলনায় অনেক বেশি। এছাড়াও, Si3N4 সিরামিক সাবস্ট্রেটের তাপীয় প্রসারণের সহগ SiC স্ফটিক, 3য় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর সাবস্ট্রেটের কাছাকাছি, যা এটিকে SiC স্ফটিক উপাদানের সাথে আরও স্থিরভাবে মেলাতে সক্ষম করে। এটি Si3N4 কে তৃতীয় প্রজন্মের SiC সেমিকন্ডাক্টর পাওয়ার ডিভাইসগুলির জন্য উচ্চ তাপ পরিবাহিতা সাবস্ট্রেটের জন্য পছন্দের উপাদান করে তোলে।
