De measte krêftmodule-ûntwerpen hjoed binne basearre op keramyk makke fan aluminiumoxid (Al2O3) of AlN, mar as prestaasjeseasken ferheegje, sykje ûntwerpers nei oare substraten. Yn EV-applikaasjes, bygelyks, skeakelje ferliezen omleech mei 10% as de chip temperatuer giet fan 150 ° C nei 200 ° C. Dêrnjonken meitsje nije ferpakkingstechnologyen lykas solderfrije modules en draadbûnfrije modules de besteande substraten de swakste skeakel.
In oare wichtige faktor is dat it produkt langer duorje moat yn drege omstannichheden, lykas dy fûn yn wynturbines. De rûsde libbensdoer fan wynturbines ûnder alle omjouwingsomstannichheden is fyftjin jier, wat de ûntwerpers fan dizze applikaasje freget om superieure substraattechnologyen te sykjen.
It fergrutsjen fan it brûken fan SiC-komponinten is in tredde faktor dy't ferbettere substraatalternativen driuwt. Yn ferliking mei konvinsjonele modules toande de earste SiC-modules mei optimale ferpakking in ferliesreduksje fan 40 oant 70 prosint, mar demonstreare ek de needsaak foar ynnovative ferpakkingstechniken, ynklusyf Si3N4-substraten. Al dizze tendinzen sille de takomstige funksje fan tradysjonele Al2O3- en AlN-substraten beheine, wylst substraten basearre op Si3N4 it materiaal fan kar sil wêze foar takomstige krêftmodules mei hege prestaasjes.
Silisiumnitride (Si3N4) is goed geskikt foar macht elektroanyske substraten fanwege syn superieure bûge sterkte, hege fraktuer taaiens, en hege termyske conductivity. De skaaimerken fan 'e keramyk en in fergeliking fan krityske fariabelen, lykas parsjele ûntlading of crackfoarming, hawwe in grut effekt op it definitive substraatgedrach, lykas waarmtekonduktiviteit en termyske fytsgedrach.
Thermyske konduktiviteit, bûgsterkte en breuktaaiens binne de wichtichste eigenskippen by it selektearjen fan isolearjende materialen foar krêftmodules. Hege termyske conductivity is essinsjeel foar de flugge dissipaasje fan waarmte yn in macht module. De bûgsterkte is wichtich foar hoe't it keramyske substraat wurdt behannele en brûkt tidens it ferpakkingsproses, wylst de breuktaaiens wichtich is om út te finen hoe betrouber it sil wêze.
Lege termyske konduktiviteit en lege meganyske wearden karakterisearje Al2O3 (96%). De termyske konduktiviteit fan 24 W / mK is lykwols genôch foar de mearderheid fan standert yndustriële tapassingen fan hjoeddeistich. De hege termyske konduktiviteit fan AlN fan 180 W/mK is syn grutste foardiel, nettsjinsteande syn matige betrouberens. Dit is it resultaat fan Al2O3's lege breuktaaiens en fergelykbere bûgsterkte.
De tanimmende fraach nei gruttere betrouberens late ta resinte foarútgong yn ZTA (zirconia toughened alumina) keramyk. Dizze keramyk hat signifikant gruttere bûgsterkte en breuktaaiens dan oare materialen. Spitigernôch is de termyske konduktiviteit fan ZTA-keramyk te fergelykjen mei dy fan standert Al2O3; as gefolch, harren gebrûk yn hege-power applikaasjes mei de heechste macht tichtheid wurdt beheind.
Wylst Si3N4 kombinearret poerbêst termyske conductivity en meganyske prestaasjes. De termyske konduktiviteit kin wurde oantsjutte op 90 W / mK, en syn breuktaaiheid is de heechste ûnder de fergelike keramyk. Dizze skaaimerken suggerearje dat Si3N4 de heechste betrouberens sil eksposearje as in metalisearre substraat.
