Déi meescht Kraaftmodul Designen haut baséieren op Keramik aus Aluminiumoxid (Al2O3) oder AlN, awer wéi d'Leeschtungsfuerderunge eropgoen, kucken d'Designer an aner Substrater. An EV Uwendungen, zum Beispill, Schaltverloschter ginn ëm 10% erof wann d'Chiptemperatur vun 150 ° C op 200 ° C geet. Zousätzlech, nei Verpakung Technologien wéi solder-gratis Moduler an Drot-bond-gratis Moduler maachen déi bestehend Substrate de schwaachste Link.
En anere wichtege Faktor ass datt d'Produkt méi laang muss daueren an haarde Konditiounen, wéi déi a Wandkraaftanlagen. Déi geschätzte Liewensdauer vu Wandkraaftanlagen ënner allen Ëmweltbedéngungen ass fofzéng Joer, wat d'Designer vun dëser Applikatioun freet fir no super Substrattechnologien ze sichen.
D'Erhéijung vun der Notzung vu SiC Komponenten ass en drëtte Faktor deen verstäerkte Substratalternativen féiert. Am Verglach zu konventionelle Moduler hunn déi éischt SiC Moduler mat optimaler Verpackung e Verloschtreduktioun vu 40 bis 70 Prozent bewisen, awer och d'Noutwennegkeet fir innovativ Verpackungstechniken bewisen, dorënner Si3N4 Substrate. All dës Tendenzen limitéieren déi zukünfteg Funktioun vun traditionelle Al2O3 an AlN Substrater, wärend Substrate baséiert op Si3N4 d'Material vun der Wiel fir zukünfteg High-Performance Power Moduler sinn.
Siliziumnitrid (Si3N4) ass gutt gëeegent fir Kraaftelektronesch Substrate wéinst senger superieure Béiekraaft, héijer Frakturzähegkeet an héijer thermescher Konduktivitéit. D'Features vun der Keramik an e Verglach vu kriteschen Variablen, wéi zum Beispill deelweis Entladung oder Rëssbildung, hunn e groussen Effekt op d'Finale Substratverhalen, wéi Wärmeleitung an thermesch Cyclingverhalen.
Wärmeleitung, Béiestäerkt a Frakturzähegkeet sinn déi wichtegst Eegeschafte bei der Auswiel vun Isoléiermaterial fir Kraaftmoduler. Héich thermesch Konduktivitéit ass essentiell fir déi séier Ofdreiwung vun der Hëtzt an engem Kraaftmodul. D'Biegekraaft ass wichteg fir wéi de Keramik Substrat gehandhabt a benotzt gëtt während dem Verpackungsprozess, während d'Frakturzähegkeet wichteg ass fir erauszefannen wéi zouverlässeg et wäert sinn.
Niddereg thermesch Konduktivitéit an niddreg mechanesch Wäerter charakteriséieren Al2O3 (96%). Wéi och ëmmer, d'thermesch Konduktivitéit vu 24 W / mK ass adäquat fir d'Majoritéit vun de Standardindustriellen Uwendungen vun haut. Dem AlN seng héich thermesch Konduktivitéit vun 180 W/mK ass säi gréisste Virdeel, trotz senger moderéierter Zouverlässegkeet. Dëst ass d'Resultat vun der gerénger Frakturzähegkeet vun Al2O3 a vergläichbarer Béistäerkt.
Déi ëmmer méi Nofro fir méi Zouverlässegkeet huet zu rezente Fortschrëtter an der ZTA (Zirkonium gehärte Aluminiumoxid) Keramik gefouert. Dës Keramik hunn wesentlech méi grouss Béiekraaft a Frakturzähegkeet wéi aner Materialien. Leider ass d'thermesch Konduktivitéit vun ZTA Keramik vergläichbar mat deem vum Standard Al2O3; als Resultat, hir Notzung an héich-Muecht Uwendungen mat der héchster Muecht Dicht ass limitéiert.
Iwwerdeems Si3N4 kombinéiert excellent thermesch Leit a mechanesch Leeschtung. D'thermesch Konduktivitéit kann op 90 W / mK spezifizéiert ginn, a seng Frakturzähegkeet ass déi héchst ënner de verglach Keramik. Dës Charakteristike suggeréieren datt Si3N4 déi héchst Zouverlässegkeet als metalliséierte Substrat weist.
