현재 환경 보호 및 에너지 절약에 대한 요구가 커지면서 국내 신에너지 전기차가 각광을 받고 있습니다. 고전력 패키지 장치는 차량의 속도를 조절하고 변환하는 AC 및 DC를 저장하는 데 결정적인 역할을 합니다. 고주파 열 사이클링은 전자 포장의 방열에 대한 엄격한 요구 사항을 설정하는 반면, 작업 환경의 복잡성과 다양성으로 인해 포장 재료는 우수한 열 충격 저항과 높은 강도를 갖추어 지원 역할을 해야 합니다. 또한 고전압, 고전류, 고주파를 특징으로 하는 현대 전력 전자 기술의 급속한 발전으로 이 기술에 적용되는 전력 모듈의 방열 효율이 더욱 중요해지고 있습니다. 전자 패키징 시스템의 세라믹 기판 재료는 효율적인 방열의 핵심이며 작업 환경의 복잡성에 대응하는 높은 강도와 신뢰성을 갖습니다. 최근 양산되어 널리 사용되고 있는 주요 세라믹 기판은 Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN 등이다.

Al2O3 세라믹은 간단한 준비 과정, 우수한 절연성 및 고온 내성을 기반으로 방열 기판 산업에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 Al2O3의 낮은 열전도율은 고전력 및 고전압 장치의 개발 요구 사항을 충족시킬 수 없으며 낮은 방열 요구 사항이 있는 작업 환경에만 적용할 수 있습니다. 또한 낮은 굽힘 강도는 Al2O3 세라믹의 방열 기판으로의 적용 범위를 제한합니다.

BeO 세라믹 기판은 효율적인 방열 요구 사항을 충족하기 위해 높은 열 전도성과 낮은 유전 상수를 가지고 있습니다. 그러나 작업자의 건강에 영향을 미치는 독성 때문에 대규모 적용에는 적합하지 않습니다.

AlN 세라믹은 열전도율이 높기 때문에 방열 기판의 후보 재료로 간주됩니다. 그러나 AlN 세라믹은 열충격 저항성이 불량하고, 조해가 쉬우며, 강도 및 인성이 낮아 복잡한 환경에서 작업하기에 적합하지 않으며 응용 분야의 신뢰성을 보장하기 어렵습니다.

SiC 세라믹은 높은 유전 손실과 낮은 항복 전압으로 인해 열전도율이 높기 때문에 고주파 및 전압 작동 환경의 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.

Si3N4는 높은 열전도율과 높은 신뢰성을 가진 최고의 세라믹 기판 소재로 국내외에서 인정받고 있습니다. Si3N4 세라믹 기판의 열전도율은 AlN보다 약간 낮지만 굽힘 강도와 파괴 인성은 AlN의 두 배 이상에 도달할 수 있습니다. 한편, Si3N4 세라믹의 열전도율은 Al2O3 세라믹의 열전도율보다 훨씬 높습니다. 또한 Si3N4 세라믹 기판의 열팽창 계수는 3세대 반도체 기판인 SiC 결정에 가깝기 때문에 SiC 결정 재료와 보다 안정적으로 매칭할 수 있습니다. 이것은 Si3N4를 3세대 SiC 반도체 전력 소자용 고열전도성 기판에 선호하는 재료로 만듭니다.