A maiò parte di i disinni di moduli di putenza oghje sò basati nantu à a ceramica fatta di ossidu d'aluminiu (Al2O3) o AlN, ma cum'è i requisiti di prestazione aumentanu, i diseggiani cercanu altri sustrati. In l'applicazioni EV, per esempiu, perdite di commutazione diminuiscenu di 10% quandu a temperatura di u chip passa da 150 ° C à 200 ° C. Inoltre, e novi tecnulugia di imballaggio, cum'è i moduli senza saldatura è i moduli senza filu, facenu i sustrati esistenti u ligame più debule.

Un altru fattore impurtante hè chì u pruduttu deve durà più longu in cundizioni duri, cum'è quelli chì si trovanu in turbine eoliche. A durata stimata di e turbine eoliche in tutte e cundizioni ambientali hè di quindici anni, chì incita à i diseggiani di sta applicazione à circà tecnulugia di sustrato superiore.

L'aumentu di l'utilizazione di cumpunenti SiC hè un terzu fattore chì guida alternative di sustrato rinfurzatu. In paragunà à i moduli cunvinziunali, i primi moduli SiC cun imballaggio ottimale dimustratu una riduzione di perdita di 40 à 70 per centu, ma ancu dimustratu a necessità di tecniche di imballaggio innovativi, cumprese i sustrati Si3N4. Tutte queste tendenzi limitaranu a funzione futura di i sustrati tradiziunali di Al2O3 è AlN, mentre chì i sustrati basati in Si3N4 seranu u materiale di scelta per i futuri moduli di putenza d'altu rendiment.

U nitruru di siliciu (Si3N4) hè adattatu per i sustrati elettronichi di putenza per via di a so forza di curvatura superiore, di una alta tenacità di frattura è di una alta conduttività termica. E caratteristiche di a ceramica è un paragone di variabili critichi, cum'è a scaricazione parziale o a furmazione di crack, anu un effettu maiò nantu à u cumpurtamentu finale di u sustrato, cum'è a conduttività di u calore è u cumpurtamentu di u ciclicu termale.

A conduttività termale, a forza di curvatura è a tenacità di frattura sò e proprietà più impurtanti quandu selezziunate materiali insulanti per i moduli di putenza. A alta conductività termale hè essenziale per a dissipazione rapida di u calore in un modulu di putenza. A forza di curvatura hè impurtante per cumu u sustrato ceramicu hè trattatu è utilizatu durante u prucessu di imballaggio, mentre chì a tenacità di frattura hè impurtante per capisce quantu serà affidabile.

A conductività termale bassa è i valori meccanichi bassi carattarizanu Al2O3 (96%). Tuttavia, a conduttività termale di 24 W / mK hè adatta per a maiò parte di l'applicazioni industriali standard di l'oghje. L'alta conduttività termale di AlN di 180 W/mK hè u so vantaghju maiò, malgradu a so affidabilità moderata. Questu hè u risultatu di a bassa tenacità di frattura di Al2O3 è a forza di curvatura comparable.

A crescente dumanda di più affidabilità hà purtatu à i recenti avanzamenti in a ceramica ZTA (zirconia allumina temperata). Queste ceramiche anu una forza di curvatura significativamente più grande è una tenacità di frattura cà l'altri materiali. Sfurtunatamente, a cunductività termale di a ceramica ZTA hè paragunabile à quella di Al2O3 standard; in u risultatu, u so usu in l'applicazioni d'alta putenza cù a più alta densità di putenza hè ristretta.

Mentre Si3N4 combina un'eccellente conduttività termica è prestazioni meccaniche. A conductività termale pò esse specificata à 90 W / mK, è a so tenacità di frattura hè a più alta trà e ceramiche paragunate. Queste caratteristiche suggerenu chì Si3N4 mostrarà a più alta affidabilità cum'è un sustrato metalizatu.