Umume desain modul daya saiki adhedhasar keramik sing digawe saka aluminium oksida (Al2O3) utawa AlN, nanging nalika syarat kinerja mundhak, para desainer nggoleki substrat liyane. Ing aplikasi EV, contone, mundhut ganti mudhun 10% nalika suhu chip dadi saka 150 ° C nganti 200 ° C. Kajaba iku, teknologi kemasan anyar kayata modul bebas solder lan modul bebas ikatan kabel nggawe substrat sing ana minangka link sing paling lemah.
Faktor penting liyane yaiku produk kasebut kudu tahan luwih suwe ing kahanan sing angel, kaya sing ditemokake ing turbin angin. Kira-kira umur turbin angin ing kabeh kahanan lingkungan yaiku limalas taun, nyebabake para desainer aplikasi iki golek teknologi substrat sing unggul.
Nambah panggunaan komponen SiC minangka faktor katelu sing nyopir alternatif substrat sing ditingkatake. Dibandhingake karo modul konvensional, modul SiC pisanan kanthi kemasan optimal nuduhake pengurangan kerugian 40 nganti 70 persen, nanging uga nuduhake kabutuhan teknik kemasan inovatif, kalebu substrat Si3N4. Kabeh tendensi kasebut bakal mbatesi fungsi mangsa ngarep substrat Al2O3 lan AlN tradisional, dene substrat adhedhasar Si3N4 bakal dadi bahan pilihan kanggo modul daya kinerja dhuwur ing mangsa ngarep.
Silicon nitride (Si3N4) cocok kanggo substrat elektronik daya amarga kekuatan mlengkung sing unggul, kateguhan fraktur sing dhuwur, lan konduktivitas termal sing dhuwur. Fitur keramik lan mbandhingake variabel kritis, kayata pelepasan parsial utawa pembentukan retakan, duwe pengaruh utama ing prilaku substrat pungkasan, kayata konduktivitas panas lan prilaku siklus termal.
Konduktivitas termal, kekuatan mlengkung, lan kateguhan fraktur minangka sifat sing paling penting nalika milih bahan insulasi kanggo modul daya. Konduktivitas termal sing dhuwur penting kanggo panyebaran panas kanthi cepet ing modul daya. Kekuwatan mlengkung penting kanggo carane substrat keramik ditangani lan digunakake sajrone proses kemasan, dene ketangguhan patah penting kanggo ngerteni kepiye dipercaya.
Konduktivitas termal sing kurang lan nilai mekanik sing kurang nduweni ciri Al2O3 (96%). Nanging, konduktivitas termal 24 W / mK cukup kanggo mayoritas aplikasi industri standar saiki. Konduktivitas termal AlN sing dhuwur yaiku 180 W/mK minangka kauntungan paling gedhe, sanajan linuwih moderat. Iki minangka asil saka kateguhan fraktur Al2O3 sing kurang lan kekuatan lentur sing padha.
Panjaluk sing saya tambah bisa dipercaya nyebabake kemajuan ing keramik ZTA (zirconia toughened alumina). Keramik iki nduweni kekuatan mlengkung lan ketangguhan patah sing luwih gedhe tinimbang bahan liyane. Sayange, konduktivitas termal keramik ZTA bisa dibandhingake karo standar Al2O3; Akibaté, panggunaan ing aplikasi daya dhuwur kanthi kapadhetan daya paling dhuwur diwatesi.
Nalika Si3N4 nggabungake konduktivitas termal lan kinerja mekanik sing apik. Konduktivitas termal bisa ditemtokake ing 90 W / mK, lan kateguhan fraktur paling dhuwur ing antarane keramik sing dibandhingake. Karakteristik kasebut nuduhake yen Si3N4 bakal nuduhake keandalan paling dhuwur minangka substrat metalized.
