Tha a’ mhòr-chuid de dhealbhaidhean mhodalan cumhachd an-diugh stèidhichte air ceirmeag dèanta de alùmanum ogsaid (Al2O3) no AlN, ach mar a bhios riatanasan coileanaidh ag èirigh, tha luchd-dealbhaidh a’ coimhead a-steach do fho-stratan eile. Ann an tagraidhean EV, mar eisimpleir, bidh call suidse a’ dol sìos 10% nuair a tha teòthachd a’ chip a’ dol bho 150 ° C gu 200 ° C. A bharrachd air an sin, tha teicneòlasan pacaidh ùra leithid modalan gun solder agus modalan gun uèir gun cheangal a’ dèanamh na fo-stratan a th’ ann mar an ceangal as laige.
Is e feart cudromach eile gum feum an toradh mairsinn nas fhaide ann an suidheachaidhean cruaidh, mar an fheadhainn a lorgar ann an roth-uidheaman gaoithe. Is e còig bliadhna deug an ùine mheasta de roth-uidheaman gaoithe fo gach suidheachadh àrainneachd, a’ brosnachadh luchd-dealbhaidh an tagraidh seo gus teicneòlasan substrate adhartach a shireadh.
Tha àrdachadh ann an cleachdadh cho-phàirtean SiC na treas adhbhar a tha a’ stiùireadh roghainnean fo-stàit leasaichte. An coimeas ri modalan àbhaisteach, sheall a’ chiad mhodalan SiC le pacadh as fheàrr lùghdachadh call de 40 gu 70 sa cheud, ach sheall iad cuideachd gu robh feum air dòighean pacaidh ùr-ghnàthach, a’ toirt a-steach substrates Si3N4. Bidh na gluasadan sin uile a’ cuingealachadh gnìomh fo-stratan traidiseanta Al2O3 agus AlN san àm ri teachd, ach bidh fo-stratan stèidhichte air Si3N4 mar an stuth as fheàrr leotha airson modalan cumhachd àrd-choileanaidh san àm ri teachd.
Tha silicon nitride (Si3N4) gu math freagarrach airson fo-stratan dealanach cumhachd air sgàth a neart cromadh nas fheàrr, cruas briste àrd, agus giùlan teirmeach àrd. Tha feartan ceirmeag agus coimeas eadar caochladairean èiginneach, leithid sgaoileadh pàirt no cruthachadh sgàinidhean, a’ toirt buaidh mhòr air giùlan an t-substrate mu dheireadh, leithid giùlan teas agus giùlan rothaireachd teirmeach.
Is e giùlan teirmeach, neart cromadh, agus cruas briste na feartan as cudromaiche nuair a thathar a’ taghadh stuthan inslithe airson modalan cumhachd. Tha giùlan teirmeach àrd deatamach airson a bhith a 'sgaoileadh teas gu luath ann am modal cumhachd. Tha an neart cromadh cudromach airson mar a thèid an t-substrate ceirmeag a làimhseachadh agus a chleachdadh tron phròiseas pacaidh, fhad ‘s a tha cruas briste cudromach airson faighinn a-mach dè cho earbsach sa bhios e.
Tha giùlan teirmeach ìosal agus luachan meacanaigeach ìosal a’ comharrachadh Al2O3 (96%). Ach, tha giùlan teirmeach 24 W / mK iomchaidh airson a’ mhòr-chuid de chleachdaidhean gnìomhachais àbhaisteach an latha an-diugh. Is e an giùlan teirmeach àrd aig AlN de 180 W / mK am buannachd as motha, a dh’ aindeoin cho earbsach ‘s a tha e. Tha seo mar thoradh air cruas briste ìosal Al2O3 agus neart cromadh coimeasach.
Mar thoradh air an iarrtas a bha a’ sìor fhàs airson barrachd eisimeileachd thàinig adhartasan o chionn ghoirid ann an ceirmeag ZTA (zirconia toughened alumina). Tha neart cromadh gu math nas motha aig na ceirmeag sin agus cruas briste na stuthan eile. Gu mì-fhortanach, tha giùlan teirmeach ceirmeag ZTA an coimeas ri giùlan àbhaisteach Al2O3; mar thoradh air an sin, tha an cleachdadh ann an tagraidhean àrd-chumhachd leis an dùmhlachd cumhachd as àirde air a chuingealachadh.
Fhad ‘s a tha Si3N4 a’ cothlamadh giùlan teirmeach sàr-mhath agus coileanadh meacanaigeach. Faodar an giùlan teirmeach a shònrachadh aig 90 W / mK, agus is e an cruas briste an ìre as àirde am measg nan stuthan ceirmeag coimeasach. Tha na feartan sin a’ moladh gum bi Si3N4 a’ taisbeanadh an earbsa as àirde mar fho-strat meatailte.
