Actualment, el creixent clam per la protecció del medi ambient i la conservació de l'energia ha portat els vehicles elèctrics domèstics de nova energia a la llum del focus. Els dispositius de paquet d'alta potència tenen un paper decisiu a l'hora de regular la velocitat del vehicle i emmagatzemar la conversió de CA i CC. El cicle tèrmic d'alta freqüència ha establert requisits estrictes per a la dissipació de calor dels envasos electrònics, mentre que la complexitat i la diversitat de l'entorn de treball requereixen que els materials d'embalatge tinguin una bona resistència als xocs tèrmics i una gran resistència per jugar un paper de suport. A més, amb el ràpid desenvolupament de la moderna tecnologia electrònica de potència, que es caracteritza per un alt voltatge, un alt corrent i una alta freqüència, l'eficiència de dissipació de calor dels mòduls de potència aplicats a aquesta tecnologia s'ha tornat més crítica. Els materials de substrat ceràmic dels sistemes d'embalatge electrònic són la clau per a una dissipació eficient de la calor, també tenen una gran resistència i fiabilitat en resposta a la complexitat de l'entorn de treball. Els principals substrats ceràmics que s'han produït en massa i s'han utilitzat àmpliament en els últims anys són Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN, etc.
La ceràmica Al2O3 té un paper important en la indústria del substrat de dissipació de calor a causa del seu procés de preparació senzill, bon aïllament i resistència a altes temperatures. Tanmateix, la baixa conductivitat tèrmica d'Al2O3 no pot complir els requisits de desenvolupament del dispositiu d'alta potència i alta tensió, i només és aplicable a l'entorn de treball amb requisits de baixa dissipació de calor. A més, la baixa resistència a la flexió també limita l'àmbit d'aplicació de la ceràmica Al2O3 com a substrats de dissipació de calor.
Els substrats ceràmics BeO tenen una alta conductivitat tèrmica i una baixa constant dielèctrica per satisfer els requisits d'una dissipació eficient de la calor. Però no és propici per a una aplicació a gran escala per la seva toxicitat, que afecta la salut dels treballadors.
La ceràmica AlN es considera un material candidat per al substrat de dissipació de calor a causa de la seva alta conductivitat tèrmica. Però la ceràmica AlN té una poca resistència al xoc tèrmic, una deliquescència fàcil, una resistència i una tenacitat baixes, cosa que no afavoreix el treball en un entorn complex i és difícil garantir la fiabilitat de les aplicacions.
La ceràmica SiC té una conductivitat tèrmica alta, a causa de la seva elevada pèrdua dielèctrica i baixa tensió de ruptura, no és adequada per a aplicacions en entorns operatius d'alta freqüència i tensió.
Si3N4 és reconegut com el millor material de substrat ceràmic amb alta conductivitat tèrmica i alta fiabilitat a casa i a l'estranger. Tot i que la conductivitat tèrmica del substrat ceràmic Si3N4 és lleugerament inferior a la d'AlN, la seva resistència a la flexió i la seva tenacitat a la fractura poden arribar a més del doble que l'AlN. Mentrestant, la conductivitat tèrmica de la ceràmica Si3N4 és molt superior a la de la ceràmica Al2O3. A més, el coeficient d'expansió tèrmica dels substrats ceràmics Si3N4 és proper al dels cristalls de SiC, el substrat semiconductor de tercera generació, que li permet coincidir de manera més estable amb el material de cristall de SiC. Fa que Si3N4 sigui el material preferit per a substrats d'alta conductivitat tèrmica per a dispositius de potència de semiconductors SiC de tercera generació.
