Επί του παρόντος, η αυξανόμενη κραυγή για προστασία του περιβάλλοντος και εξοικονόμηση ενέργειας έχει φέρει στο προσκήνιο τα εγχώρια ηλεκτρικά οχήματα νέας ενέργειας. Οι συσκευές πακέτων υψηλής ισχύος διαδραματίζουν αποφασιστικό ρόλο στη ρύθμιση της ταχύτητας του οχήματος και στην αποθήκευση μετατροπής AC και DC. Ο θερμικός κύκλος υψηλής συχνότητας έχει θέσει αυστηρές απαιτήσεις για την απαγωγή θερμότητας των ηλεκτρονικών συσκευασιών, ενώ η πολυπλοκότητα και η ποικιλομορφία του περιβάλλοντος εργασίας απαιτούν από τα υλικά συσκευασίας να έχουν καλή αντοχή σε θερμικό σοκ και υψηλή αντοχή για να διαδραματίζουν υποστηρικτικό ρόλο. Επιπλέον, με την ταχεία ανάπτυξη της σύγχρονης τεχνολογίας ηλεκτρονικών ισχύος, η οποία χαρακτηρίζεται από υψηλή τάση, υψηλό ρεύμα και υψηλή συχνότητα, η απόδοση απαγωγής θερμότητας των μονάδων ισχύος που εφαρμόζονται σε αυτήν την τεχνολογία έχει γίνει πιο κρίσιμη. Τα κεραμικά υλικά υποστρώματος στα ηλεκτρονικά συστήματα συσκευασίας είναι το κλειδί για την αποτελεσματική απαγωγή της θερμότητας, έχουν επίσης υψηλή αντοχή και αξιοπιστία ως απάντηση στην πολυπλοκότητα του εργασιακού περιβάλλοντος. Τα κύρια κεραμικά υποστρώματα που έχουν παραχθεί μαζικά και χρησιμοποιούνται ευρέως τα τελευταία χρόνια είναι τα Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN κ.λπ.
Το κεραμικό Al2O3 παίζει σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία υποστρωμάτων απαγωγής θερμότητας με βάση την απλή διαδικασία προετοιμασίας, την καλή μόνωση και την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Ωστόσο, η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα του Al2O3 δεν μπορεί να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις ανάπτυξης της συσκευής υψηλής ισχύος και υψηλής τάσης και εφαρμόζεται μόνο σε περιβάλλον εργασίας με χαμηλές απαιτήσεις απαγωγής θερμότητας. Επιπλέον, η χαμηλή αντοχή σε κάμψη περιορίζει επίσης το πεδίο εφαρμογής των κεραμικών Al2O3 ως υποστρωμάτων απαγωγής θερμότητας.
Τα κεραμικά υποστρώματα BeO έχουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλή διηλεκτρική σταθερά για να ικανοποιούν τις απαιτήσεις αποτελεσματικής απαγωγής θερμότητας. Αλλά δεν ευνοεί την εφαρμογή μεγάλης κλίμακας λόγω της τοξικότητάς του, η οποία επηρεάζει την υγεία των εργαζομένων.
Το κεραμικό AlN θεωρείται υποψήφιο υλικό για υπόστρωμα απαγωγής θερμότητας λόγω της υψηλής θερμικής αγωγιμότητάς του. Ωστόσο, το κεραμικό AlN έχει χαμηλή αντίσταση σε θερμικό σοκ, εύκολη λιπαντικότητα, χαμηλή αντοχή και σκληρότητα, κάτι που δεν ευνοεί την εργασία σε πολύπλοκο περιβάλλον και είναι δύσκολο να διασφαλιστεί η αξιοπιστία των εφαρμογών.
Το κεραμικό SiC έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα, λόγω της υψηλής διηλεκτρικής απώλειας και της χαμηλής τάσης διάσπασης, δεν είναι κατάλληλο για εφαρμογές σε περιβάλλοντα λειτουργίας υψηλής συχνότητας και τάσης.
Το Si3N4 αναγνωρίζεται ως το καλύτερο κεραμικό υλικό υποστρώματος με υψηλή θερμική αγωγιμότητα και υψηλή αξιοπιστία στο εσωτερικό και στο εξωτερικό. Αν και η θερμική αγωγιμότητα του κεραμικού υποστρώματος Si3N4 είναι ελαφρώς χαμηλότερη από αυτή του AlN, η αντοχή του σε κάμψη και η αντοχή σε θραύση μπορεί να φτάσουν περισσότερο από το διπλάσιο του AlN. Εν τω μεταξύ, η θερμική αγωγιμότητα του κεραμικού Si3N4 είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του κεραμικού Al2O3. Επιπλέον, ο συντελεστής θερμικής διαστολής των κεραμικών υποστρωμάτων Si3N4 είναι κοντά σε αυτόν των κρυστάλλων SiC, του υποστρώματος ημιαγωγών 3ης γενιάς, γεγονός που του επιτρέπει να ταιριάζει πιο σταθερά με το κρυσταλλικό υλικό SiC. Καθιστά το Si3N4 το προτιμώμενο υλικό για υποστρώματα υψηλής θερμικής αγωγιμότητας για συσκευές ισχύος ημιαγωγών SiC 3ης γενιάς.
