Kadaghanan sa mga disenyo sa power module karon gibase sa mga seramiko nga ginama sa aluminum oxide (Al2O3) o AlN, apan sa pagsaka sa mga kinahanglanon sa performance, ang mga tigdesinyo nangita sa ubang mga substrate. Sa mga aplikasyon sa EV, pananglitan, ang mga pagkawala sa pagbalhin mokunhod sa 10% kung ang temperatura sa chip gikan sa 150 °C hangtod 200 °C. Dugang pa, ang mga bag-ong teknolohiya sa pagputos sama sa mga modulo nga wala’y solder ug mga module nga wala’y bayad sa wire nga naghimo sa mga naglungtad nga substrate nga labing huyang nga link.

Ang laing importante nga butang mao nga ang produkto kinahanglan nga molungtad og mas dugay sa malisud nga mga kondisyon, sama sa makita sa mga wind turbine. Ang gibanabana nga kinabuhi sa mga wind turbine sa ilawom sa tanan nga mga kahimtang sa kalikopan mao ang kinse ka tuig, nga nag-aghat sa mga tigdesinyo sa kini nga aplikasyon sa pagpangita sa labing maayo nga mga teknolohiya sa substrate.

Ang pagdugang sa paggamit sa mga sangkap sa SiC usa ka ikatulo nga hinungdan nga nagmaneho sa gipaayo nga mga alternatibo sa substrate. Kung itandi sa naandan nga mga module, ang una nga mga module sa SiC nga adunay kamalaumon nga pagputos nagpakita sa pagkunhod sa pagkawala sa 40 hangtod 70 porsyento, apan gipakita usab ang panginahanglan alang sa mga bag-ong pamaagi sa pagputos, lakip ang mga substrate sa Si3N4. Ang tanan niini nga mga kalagmitan maglimite sa umaabot nga function sa tradisyonal nga Al2O3 ug AlN substrates, samtang ang substrates base sa Si3N4 mao ang materyal nga pagpili alang sa umaabot nga high-performance power modules.

Ang Silicon nitride (Si3N4) haum kaayo sa power electronic substrates tungod sa iyang superyor nga bending strength, taas nga fracture toughness, ug taas nga thermal conductivity. Ang mga bahin sa seramik ug usa ka pagtandi sa mga kritikal nga mga baryable, sama sa partial discharge o crack formation, adunay dakong epekto sa kataposang kinaiya sa substrate, sama sa heat conductivity ug thermal cycling behavior.

Ang thermal conductivity, kalig-on sa bending, ug kalig-on sa bali mao ang labing hinungdanon nga mga kabtangan kung nagpili mga materyales sa insulating alang sa mga module sa kuryente. Ang taas nga thermal conductivity kinahanglanon alang sa paspas nga pagwagtang sa kainit sa usa ka power module. Ang kalig-on sa bending hinungdanon kung giunsa pagdumala ug paggamit ang seramik nga substrate sa panahon sa proseso sa pagputos, samtang ang kalig-on sa bali hinungdanon aron mahibal-an kung unsa kini ka kasaligan.

Ang ubos nga thermal conductivity ug ubos nga mekanikal nga mga bili nagpaila sa Al2O3 (96%). Bisan pa, ang thermal conductivity sa 24 W / mK igo alang sa kadaghanan sa mga sumbanan nga aplikasyon sa industriya sa karon nga adlaw. Ang taas nga thermal conductivity sa AlN nga 180 W/mK mao ang pinakadako nga bentaha niini, bisan pa sa kasarangan nga pagkakasaligan niini. Kini ang resulta sa ubos nga pagkabali sa Al2O3 ug kaparehas nga kusog sa pagduko.

Ang nagkadako nga panginahanglan alang sa labi ka kasaligan nga hinungdan sa bag-o nga mga pag-uswag sa mga seramik nga ZTA (zirconia toughened alumina). Kini nga mga seramiko adunay labi ka labi ka kusog sa pagduko ug kalig-on sa pagkabali kaysa ubang mga materyales. Ikasubo, ang thermal conductivity sa ZTA ceramics ikatandi sa standard Al2O3; isip resulta, ang ilang paggamit sa high-power nga mga aplikasyon nga adunay pinakataas nga power density gipugngan.

Samtang ang Si3N4 naghiusa sa maayo kaayo nga thermal conductivity ug mechanical performance. Ang thermal conductivity mahimong espesipiko sa 90 W/mK, ug ang kalig-on sa pagkabali niini mao ang pinakataas taliwala sa gitandi nga mga seramik. Kini nga mga kinaiya nagsugyot nga ang Si3N4 magpakita sa labing taas nga kasaligan ingon usa ka metalized substrate.