Il-biċċa l-kbira tad-disinji tal-moduli tal-enerġija llum huma bbażati fuq ċeramika magħmula minn ossidu tal-aluminju (Al2O3) jew AlN, iżda hekk kif ir-rekwiżiti tal-prestazzjoni jogħlew, id-disinjaturi qed ifittxu sottostrati oħra. Fl-applikazzjonijiet EV, pereżempju, it-telf tal-bidla jinżel b'10% meta t-temperatura taċ-ċippa tmur minn 150 ° C għal 200 ° C. Barra minn hekk, teknoloġiji ġodda tal-ippakkjar bħal moduli mingħajr istann u moduli mingħajr bonds tal-wajer jagħmlu s-sottostrati eżistenti l-iktar rabta dgħajfa.
Fattur importanti ieħor huwa li l-prodott jeħtieġ li jdum aktar f'kundizzjonijiet ħorox, bħal dawk misjuba fit-turbini tar-riħ. Il-ħajja stmata tat-turbini tar-riħ taħt il-kundizzjonijiet ambjentali kollha hija ta 'ħmistax-il sena, li wassal lid-disinjaturi ta' din l-applikazzjoni biex ifittxu teknoloġiji ta 'sottostrat superjuri.
Iż-żieda fl-użu tal-komponenti tas-SiC hija t-tielet fattur li jmexxi alternattivi mtejba tas-sottostrat. Meta mqabbla ma 'moduli konvenzjonali, l-ewwel moduli SiC b'ippakkjar ottimali wrew tnaqqis ta' telf ta '40 sa 70 fil-mija, iżda wrew ukoll il-ħtieġa għal tekniki ta' ippakkjar innovattivi, inklużi sottostrati Si3N4. Dawn it-tendenzi kollha se jillimitaw il-funzjoni futura ta 'sottostrati Al2O3 u AlN tradizzjonali, filwaqt li sottostrati bbażati fuq Si3N4 se jkunu l-materjal ta' l-għażla għal moduli ta 'enerġija ta' prestazzjoni għolja futuri.
In-nitrur tas-silikon (Si3N4) huwa adattat tajjeb għal sottostrati elettroniċi tal-enerġija minħabba s-saħħa superjuri tal-liwi tiegħu, toughness għolja tal-ksur, u konduttività termali għolja. Il-karatteristiċi taċ-ċeramika u paragun ta 'varjabbli kritiċi, bħal skarigu parzjali jew formazzjoni ta' xquq, għandhom effett kbir fuq l-imġieba finali tas-sottostrat, bħall-konduttività tas-sħana u l-imġieba taċ-ċikli termali.
Il-konduttività termali, is-saħħa tal-liwi u t-toughness tal-ksur huma l-aktar proprjetajiet importanti meta jintgħażlu materjali iżolanti għall-moduli tal-enerġija. Konduttività termali għolja hija essenzjali għad-dissipazzjoni rapida tas-sħana f'modulu tal-enerġija. Is-saħħa tal-liwi hija importanti għal kif is-sottostrat taċ-ċeramika jiġi mmaniġġjat u użat matul il-proċess tal-ippakkjar, filwaqt li t-toughness tal-ksur hija importanti biex wieħed jifhem kemm se jkun affidabbli.
Konduttività termali baxxa u valuri mekkaniċi baxxi jikkaratterizzaw Al2O3 (96%). Madankollu, il-konduttività termali ta '24 W/mK hija adegwata għall-maġġoranza tal-applikazzjonijiet industrijali standard tal-lum. Il-konduttività termali għolja ta 'AlN ta' 180 W/mK hija l-akbar vantaġġ tagħha, minkejja l-affidabbiltà moderata tagħha. Dan huwa r-riżultat tat-toughness baxxa tal-ksur ta 'Al2O3 u s-saħħa tal-liwi komparabbli.
Id-domanda dejjem tikber għal affidabbiltà akbar wasslet għal avvanzi reċenti fiċ-ċeramika ZTA (zirconia toughened alumina). Dawn iċ-ċeramika għandhom saħħa tal-liwi u toughness tal-ksur b'mod sinifikanti akbar minn materjali oħra. Sfortunatament, il-konduttività termali taċ-ċeramika ZTA hija komparabbli ma 'dik ta' Al2O3 standard; bħala riżultat, l-użu tagħhom f'applikazzjonijiet ta 'qawwa għolja bl-ogħla densitajiet ta' qawwa huwa ristrett.
Filwaqt li Si3N4 jgħaqqad konduttività termali eċċellenti u prestazzjoni mekkanika. Il-konduttività termali tista 'tiġi speċifikata f'90 W/mK, u t-toughness tal-ksur tagħha hija l-ogħla fost iċ-ċeramika mqabbla. Dawn il-karatteristiċi jissuġġerixxu li Si3N4 se juri l-ogħla affidabbiltà bħala substrat metallizzat.
