Actuellement, la demande croissante pour la protection de l'environnement et la conservation de l'énergie a mis les véhicules électriques domestiques à énergie nouvelle sous les feux de la rampe. Les appareils à haute puissance jouent un rôle décisif dans la régulation de la vitesse du véhicule et le stockage de la conversion AC et DC. Le cycle thermique à haute fréquence a imposé des exigences strictes en matière de dissipation thermique des emballages électroniques, tandis que la complexité et la diversité de l'environnement de travail exigent que les matériaux d'emballage aient une bonne résistance aux chocs thermiques et une résistance élevée pour jouer un rôle de soutien. De plus, avec le développement rapide de la technologie électronique de puissance moderne, qui se caractérise par une haute tension, un courant élevé et une haute fréquence, l'efficacité de dissipation thermique des modules de puissance appliqués à cette technologie est devenue plus critique. Les matériaux de substrat en céramique dans les systèmes d'emballage électronique sont la clé d'une dissipation thermique efficace, ils ont également une résistance et une fiabilité élevées en réponse à la complexité de l'environnement de travail. Les principaux substrats céramiques produits en série et largement utilisés ces dernières années sont Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN, etc.
La céramique Al2O3 joue un rôle important dans l'industrie des substrats de dissipation thermique en raison de son processus de préparation simple, de sa bonne isolation et de sa résistance aux hautes températures. Cependant, la faible conductivité thermique d'Al2O3 ne peut pas répondre aux exigences de développement d'appareils haute puissance et haute tension, et elle ne s'applique qu'à l'environnement de travail avec des exigences de dissipation thermique faibles. De plus, la faible résistance à la flexion limite également le champ d'application des céramiques Al2O3 en tant que substrats de dissipation thermique.
Les substrats céramiques BeO ont une conductivité thermique élevée et une faible constante diélectrique pour répondre aux exigences d'une dissipation thermique efficace. Mais il n'est pas propice à une application à grande échelle en raison de sa toxicité, qui affecte la santé des travailleurs.
La céramique AlN est considérée comme un matériau candidat pour le substrat de dissipation thermique en raison de sa conductivité thermique élevée. Mais la céramique AlN a une faible résistance aux chocs thermiques, une déliquescence facile, une faible résistance et ténacité, ce qui n'est pas propice au travail dans un environnement complexe, et il est difficile d'assurer la fiabilité des applications.
La céramique SiC a une conductivité thermique élevée, en raison de sa perte diélectrique élevée et de sa faible tension de claquage, elle ne convient pas aux applications dans des environnements de fonctionnement à haute fréquence et tension.
Si3N4 est reconnu comme le meilleur matériau de substrat céramique avec une conductivité thermique élevée et une grande fiabilité au pays et à l'étranger. Bien que la conductivité thermique du substrat céramique Si3N4 soit légèrement inférieure à celle de l'AlN, sa résistance à la flexion et sa ténacité à la rupture peuvent atteindre plus du double de celles de l'AlN. Pendant ce temps, la conductivité thermique de la céramique Si3N4 est beaucoup plus élevée que celle de la céramique Al2O3. De plus, le coefficient de dilatation thermique des substrats céramiques Si3N4 est proche de celui des cristaux SiC, le substrat semi-conducteur de 3e génération, ce qui lui permet de s'adapter de manière plus stable au matériau cristal SiC. Cela fait du Si3N4 le matériau préféré des substrats à haute conductivité thermique pour les dispositifs de puissance à semi-conducteurs SiC de 3ème génération.
