Trenutačno je rastuća buka za zaštitu okoliša i očuvanje energije dovela domaća električna vozila s novom energijom u središte pozornosti. Paketni uređaji velike snage igraju odlučujuću ulogu u regulaciji brzine vozila i pohranjivanju pretvorbe izmjenične i istosmjerne struje. Visokofrekventni toplinski cikli postavili su stroge zahtjeve za rasipanje topline elektroničkog pakiranja, dok složenost i raznolikost radnog okruženja zahtijevaju da materijali za pakiranje imaju dobru otpornost na toplinske udare i visoku čvrstoću kako bi imali pomoćnu ulogu. Osim toga, s brzim razvojem moderne tehnologije energetske elektronike, koju karakteriziraju visoki napon, visoka struja i visoka frekvencija, učinkovitost rasipanja topline energetskih modula primijenjenih na ovu tehnologiju postala je kritičnija. Materijali keramičke podloge u elektroničkim sustavima pakiranja ključ su za učinkovito odvođenje topline, a također imaju visoku čvrstoću i pouzdanost kao odgovor na složenost radnog okruženja. Glavni keramički supstrati koji se masovno proizvode i naširoko koriste posljednjih godina su Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN, itd.
Keramika Al2O3 igra važnu ulogu u industriji supstrata za odvođenje topline na temelju jednostavnog postupka pripreme, dobre izolacije i otpornosti na visoke temperature. Međutim, niska toplinska vodljivost Al2O3 ne može zadovoljiti razvojne zahtjeve uređaja velike snage i visokog napona i primjenjiva je samo u radnom okruženju s niskim zahtjevima za rasipanjem topline. Štoviše, niska čvrstoća na savijanje također ograničava opseg primjene Al2O3 keramike kao podloge za raspršivanje topline.
BeO keramičke podloge imaju visoku toplinsku vodljivost i nisku dielektričnu konstantu kako bi zadovoljile zahtjeve učinkovite disipacije topline. Ali nije pogodan za široku primjenu zbog svoje toksičnosti koja utječe na zdravlje radnika.
Keramika AlN smatra se materijalom kandidatom za podlogu za odvođenje topline zbog svoje visoke toplinske vodljivosti. Ali AlN keramika ima nisku otpornost na toplinske udare, lako se otapa, nisku čvrstoću i žilavost, što nije pogodno za rad u složenom okruženju, a teško je osigurati pouzdanost primjena.
SiC keramika ima visoku toplinsku vodljivost, zbog velikog dielektričnog gubitka i niskog probojnog napona, nije prikladna za primjene u radnim okruženjima visoke frekvencije i napona.
Si3N4 priznat je kao najbolji materijal za keramičku podlogu s visokom toplinskom vodljivošću i visokom pouzdanošću u zemlji i inozemstvu. Iako je toplinska vodljivost Si3N4 keramičke podloge nešto niža od one od AlN, njena čvrstoća na savijanje i žilavost loma mogu doseći više od dvostruko veće od AlN. U međuvremenu, toplinska vodljivost keramike Si3N4 puno je veća od one keramike Al2O3. Osim toga, koeficijent toplinskog širenja keramičkih supstrata Si3N4 sličan je onom kristala SiC, poluvodičkog supstrata 3. generacije, što mu omogućuje stabilnije podudaranje s kristalnim materijalom SiC. To čini Si3N4 preferiranim materijalom za supstrate visoke toplinske vodljivosti za poluvodičke energetske uređaje treće generacije SiC.
