I øjeblikket har det voksende råben efter miljøbeskyttelse og energibesparelse bragt indenlandske nye energikøretøjer frem i rampelyset. Højeffektpakkeenheder spiller en afgørende rolle i reguleringen af køretøjets hastighed og lagring af konvertering af AC og DC. Den højfrekvente termiske cykling har stillet strenge krav til varmeafledning af elektronisk emballage, mens kompleksiteten og mangfoldigheden af arbejdsmiljøet kræver, at emballagematerialer har god modstand mod termisk stød og høj styrke for at spille en understøttende rolle. Med den hurtige udvikling af moderne kraftelektronikteknologi, som er kendetegnet ved høj spænding, høj strøm og høj frekvens, er varmeafledningseffektiviteten af effektmoduler anvendt til denne teknologi blevet mere kritisk. De keramiske substratmaterialer i elektroniske pakkesystemer er nøglen til effektiv varmeafledning, de har også høj styrke og pålidelighed som reaktion på kompleksiteten af arbejdsmiljøet. De vigtigste keramiske substrater, der er blevet masseproduceret og meget brugt i de senere år, er Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN osv.
Al2O3-keramik spiller en vigtig rolle i varmeafledningssubstratindustrien baseret på dens enkle forberedelsesproces, gode isolering og modstandsdygtighed over for høje temperaturer. Al2O3's lave varmeledningsevne kan dog ikke opfylde udviklingskravene til højeffekt- og højspændingsenheder, og den er kun anvendelig til arbejdsmiljøer med lav varmeafledningskrav. Desuden begrænser den lave bøjningsstyrke også anvendelsesomfanget af Al2O3-keramik som varmeafledningssubstrater.
BeO keramiske substrater har høj varmeledningsevne og lav dielektrisk konstant for at opfylde kravene til effektiv varmeafledning. Men det er ikke befordrende for anvendelse i stor skala på grund af dets toksicitet, som påvirker arbejdstagernes sundhed.
AlN-keramik betragtes som et kandidatmateriale til varmeafledningssubstrat på grund af dets høje varmeledningsevne. Men AlN-keramik har dårlig termisk stødmodstand, let udflydning, lav styrke og sejhed, hvilket ikke er befordrende for arbejde i et komplekst miljø, og det er svært at sikre pålideligheden af applikationer.
SiC-keramik har høj termisk ledningsevne, på grund af dets høje dielektriske tab og lave gennembrudsspænding er det ikke egnet til applikationer i højfrekvente og spændingsdriftsmiljøer.
Si3N4 er anerkendt som det bedste keramiske substratmateriale med høj termisk ledningsevne og høj pålidelighed i ind- og udland. Selvom den termiske ledningsevne af Si3N4 keramisk substrat er lidt lavere end for AlN, kan dets bøjningsstyrke og brudsejhed nå mere end det dobbelte af AlN. I mellemtiden er den termiske ledningsevne af Si3N4-keramik meget højere end for Al2O3-keramik. Derudover er den termiske udvidelseskoefficient for Si3N4-keramiske substrater tæt på SiC-krystaller, 3. generations halvledersubstrat, hvilket gør det muligt at matche mere stabilt med SiC-krystalmateriale. Det gør Si3N4 til det foretrukne materiale til substrater med høj termisk ledningsevne til 3. generations SiC-halvledereffektenheder.
