Бүгүнкү күндө көпчүлүк электр модулунун конструкциялары алюминий кычкылынан (Al2O3) же AlN жасалган керамикага негизделген, бирок иштөө талаптары жогорулаган сайын дизайнерлер башка субстраттарды карап жатышат. Мисалы, EV тиркемелеринде, чиптин температурасы 150°Cден 200°Cге чейин көтөрүлгөндө коммутация жоготуулары 10% га төмөндөйт. Мындан тышкары, жаңы пакеттөө технологиялары, мисалы, ширеси жок модулдар жана зым байланышы жок модулдар учурдагы субстраттарды эң алсыз звеного айлантат.
Дагы бир маанилүү жагдай, продукт шамал турбиналарында табылган сыяктуу катаал шарттарда узакка созулушу керек. Баардык экологиялык шарттарда шамал турбиналарынын болжолдуу иштөө мөөнөтү он беш жылды түзөт, бул колдонмонун дизайнерлерин эң жогорку субстрат технологияларын издөөгө түрткү берет.
SiC компоненттерин колдонууну көбөйтүү субстраттын жакшыртылган альтернативаларын кыймылдаткан үчүнчү фактор болуп саналат. Кадимки модулдарга салыштырмалуу, оптималдуу таңгагы бар биринчи SiC модулдары жоготууларды 40 пайыздан 70 пайызга чейин кыскартты, бирок ошондой эле таңгактоонун инновациялык ыкмаларынын, анын ичинде Si3N4 субстраттарынын зарылдыгын көрсөттү. Бул тенденциялардын бардыгы салттуу Al2O3 жана AlN субстраттарынын келечектеги функциясын чектейт, ал эми Si3N4 негизиндеги субстраттар келечектеги жогорку натыйжалуу кубаттуулук модулдары үчүн тандоо материалы болот.
Кремний нитриди (Si3N4) жогорку ийилүүчү күчкө, сынууга каршы бекемдигине жана жогорку жылуулук өткөргүчтүгүнө байланыштуу электрдик электроникалык субстраттар үчүн эң ылайыктуу. Керамикалык өзгөчөлүктөрү жана сындуу өзгөрмөлөрдү салыштыруу, мисалы, жарым-жартылай разряд же жарака пайда болушу, жылуулук өткөрүмдүүлүк жана жылуулук айлануу жүрүм-туруму сыяктуу акыркы субстрат жүрүм-турумуна чоң таасирин тийгизет.
Жылуулук өткөргүчтүгү, ийилүү күчү жана сынууга бышыктыгы электр модулдары үчүн изоляциялык материалдарды тандоодо эң маанилүү касиеттер болуп саналат. Жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк кубаттуулук модулундагы жылуулуктун тез таралышы үчүн зарыл. Ийилүүчү күч керамикалык субстраттын таңгактоо процессинде кандайча колдонулуп жатканы жана колдонулушу үчүн маанилүү, ал эми сынганга бекемдиги анын канчалык ишенимдүү болорун аныктоо үчүн маанилүү.
Төмөн жылуулук өткөрүмдүүлүк жана механикалык көрсөткүчтөр Al2O3 (96%) менен мүнөздөлөт. Бирок, 24 Вт / мК жылуулук өткөрүмдүүлүк азыркы күндөгү стандарттуу өнөр жай колдонмолорунун көпчүлүгү үчүн адекваттуу. AlNдин жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгү 180 Вт/мК анын орточо ишенимдүүлүгүнө карабастан, эң чоң артыкчылыгы болуп саналат. Бул Al2O3тин аз сынган бышыктыгынын жана салыштырмалуу ийилүүчү күчүнүн натыйжасы.
Көбүрөөк ишенимдүүлүккө болгон суроо-талап ZTA (циркония менен катууланган глинозем) керамикасындагы акыркы жетишкендиктерге алып келди. Бул керамика башка материалдарга караганда бир кыйла көбүрөөк ийилүүчү күчкө жана сынууга бышык. Тилекке каршы, ZTA керамикасынын жылуулук өткөрүмдүүлүгү стандарттык Al2O3 менен салыштырууга болот; Натыйжада, алардын кубаттуулугу эң жогорку тыгыздыктагы колдонмолордо колдонулушу чектелет.
Si3N4 мыкты жылуулук өткөрүмдүүлүктү жана механикалык көрсөткүчтөрдү айкалыштырат. Жылуулук өткөргүчтүгү 90 Вт/мКда көрсөтүлүшү мүмкүн жана анын сынууга бышыктыгы салыштырылган керамика арасында эң жогору. Бул мүнөздөмөлөр Si3N4 металлдаштырылган субстрат катары эң жогорку ишенимдүүлүктү көрсөтөт.
