હાલમાં, પર્યાવરણીય સંરક્ષણ અને ઉર્જા સંરક્ષણ માટે વધતી જતી બૂમોએ ઘરેલું નવી ઊર્જા ઇલેક્ટ્રિક વાહનોને પ્રસિદ્ધિમાં લાવ્યા છે. હાઇ પાવર પેકેજ ઉપકરણો વાહનની ગતિને નિયંત્રિત કરવામાં અને કન્વર્ટિંગ AC અને DCને સ્ટોર કરવામાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે. ઉચ્ચ-આવર્તન થર્મલ સાયકલિંગે ઈલેક્ટ્રોનિક પેકેજીંગના ઉષ્મા વિસર્જન માટે કડક આવશ્યકતાઓ મૂકી છે, જ્યારે કાર્યકારી વાતાવરણની જટિલતા અને વિવિધતા માટે પેકેજિંગ સામગ્રીને સહાયક ભૂમિકા ભજવવા માટે સારા થર્મલ આંચકા પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ શક્તિની જરૂર પડે છે. વધુમાં, આધુનિક પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ટેક્નોલોજીના ઝડપી વિકાસ સાથે, જે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ, ઉચ્ચ પ્રવાહ અને ઉચ્ચ આવર્તન દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, આ ટેક્નોલૉજી પર લાગુ પાવર મોડ્યુલ્સની ગરમીના વિસર્જન કાર્યક્ષમતા વધુ જટિલ બની છે. ઇલેક્ટ્રોનિક પેકેજિંગ સિસ્ટમ્સમાં સિરામિક સબસ્ટ્રેટ સામગ્રી કાર્યક્ષમ ગરમીના વિસર્જનની ચાવી છે, તેઓ કાર્યકારી વાતાવરણની જટિલતાને પ્રતિભાવમાં ઉચ્ચ શક્તિ અને વિશ્વસનીયતા પણ ધરાવે છે. મુખ્ય સિરામિક સબસ્ટ્રેટ્સ કે જે તાજેતરના વર્ષોમાં મોટા પાયે ઉત્પાદિત અને વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે તે છે Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN, વગેરે.
Al2O3 સિરામિક તેની સરળ તૈયારી પ્રક્રિયા, સારા ઇન્સ્યુલેશન અને ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રતિકારના આધારે હીટ ડિસીપેશન સબસ્ટ્રેટ ઉદ્યોગમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. જો કે, Al2O3 ની ઓછી થર્મલ વાહકતા ઉચ્ચ શક્તિ અને ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ઉપકરણની વિકાસ જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકતી નથી, અને તે માત્ર ઓછી ગરમીના વિસર્જનની જરૂરિયાતો સાથે કાર્યકારી વાતાવરણને લાગુ પડે છે. તદુપરાંત, ઓછી બેન્ડિંગ સ્ટ્રેન્થ પણ Al2O3 સિરામિક્સના ઉપયોગના અવકાશને હીટ ડિસિપેશન સબસ્ટ્રેટ તરીકે મર્યાદિત કરે છે.
BeO સિરામિક સબસ્ટ્રેટ્સ ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા અને ઓછી ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરતા ધરાવે છે જે કાર્યક્ષમ ગરમીના વિસર્જનની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળે છે. પરંતુ તે તેની ઝેરીતાને કારણે મોટા પાયે ઉપયોગ માટે અનુકૂળ નથી, જે કામદારોના સ્વાસ્થ્યને અસર કરે છે.
એલએન સિરામિકને તેની ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતાને કારણે ગરમીના વિસર્જન સબસ્ટ્રેટ માટે ઉમેદવાર સામગ્રી ગણવામાં આવે છે. પરંતુ AlN સિરામિકમાં નબળું થર્મલ આંચકો પ્રતિકાર, સરળ ડિલિકેસન્સ, ઓછી તાકાત અને કઠિનતા છે, જે જટિલ વાતાવરણમાં કામ કરવા માટે અનુકૂળ નથી અને એપ્લિકેશનની વિશ્વસનીયતાની ખાતરી કરવી મુશ્કેલ છે.
SiC સિરામિકમાં ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા હોય છે, તેના ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન અને ઓછા બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજને કારણે, તે ઉચ્ચ આવર્તન અને વોલ્ટેજ ઓપરેટિંગ વાતાવરણમાં એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય નથી.
Si3N4 ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા અને ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા સાથે દેશ અને વિદેશમાં શ્રેષ્ઠ સિરામિક સબસ્ટ્રેટ સામગ્રી તરીકે ઓળખાય છે. જો કે Si3N4 સિરામિક સબસ્ટ્રેટની થર્મલ વાહકતા AlN કરતા થોડી ઓછી છે, તેની ફ્લેક્સરલ તાકાત અને અસ્થિભંગની કઠિનતા AlN કરતા બમણાથી વધુ સુધી પહોંચી શકે છે. દરમિયાન, Si3N4 સિરામિકની થર્મલ વાહકતા Al2O3 સિરામિક કરતાં ઘણી વધારે છે. વધુમાં, Si3N4 સિરામિક સબસ્ટ્રેટના થર્મલ વિસ્તરણનો ગુણાંક SiC ક્રિસ્ટલ્સની નજીક છે, 3જી પેઢીના સેમિકન્ડક્ટર સબસ્ટ્રેટ, જે તેને SiC ક્રિસ્ટલ સામગ્રી સાથે વધુ સ્થિર રીતે મેચ કરવા સક્ષમ બનાવે છે. તે Si3N4 ને 3જી પેઢીના SiC સેમિકન્ડક્ટર પાવર ઉપકરણો માટે ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા સબસ્ટ્રેટ માટે પસંદગીની સામગ્રી બનાવે છે.
