For øyeblikket har det økende kravet om miljøvern og energisparing brakt innenlandske nye elektriske kjøretøyer frem i rampelyset. Enheter med høy effekt spiller en avgjørende rolle når det gjelder å regulere hastigheten til kjøretøyet og lagre konvertering av AC og DC. Den høyfrekvente termiske syklusen har satt strenge krav til varmeavledning av elektronisk emballasje, mens kompleksiteten og mangfoldet i arbeidsmiljøet krever at emballasjematerialer har god termisk støtmotstand og høy styrke for å spille en støttende rolle. I tillegg, med den raske utviklingen av moderne kraftelektronikkteknologi, som er preget av høy spenning, høy strøm og høy frekvens, har varmeavledningseffektiviteten til kraftmoduler brukt på denne teknologien blitt mer kritisk. De keramiske substratmaterialene i elektroniske emballasjesystemer er nøkkelen til effektiv varmeavledning, de har også høy styrke og pålitelighet som svar på kompleksiteten i arbeidsmiljøet. De viktigste keramiske substratene som har blitt masseprodusert og mye brukt de siste årene er Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN, etc.
Al2O3-keramikk spiller en viktig rolle i industrien for varmeavledningssubstrater basert på dens enkle forberedelsesprosess, gode isolasjon og motstand mot høye temperaturer. Den lave termiske ledningsevnen til Al2O3 kan imidlertid ikke oppfylle utviklingskravene til høyeffekt- og høyspenningsenheter, og den er bare aktuelt for arbeidsmiljøet med krav til lav varmespredning. Dessuten begrenser den lave bøyestyrken også anvendelsesomfanget av Al2O3-keramikk som varmeavledningssubstrater.
BeO keramiske underlag har høy varmeledningsevne og lav dielektrisk konstant for å møte kravene til effektiv varmeavledning. Men det er ikke gunstig for storskala bruk på grunn av dets toksisitet, som påvirker helsen til arbeidere.
AlN-keramikk anses som et kandidatmateriale for varmeavledningssubstrat på grunn av dets høye varmeledningsevne. Men AlN-keramikk har dårlig termisk støtmotstand, lett flytende, lav styrke og seighet, noe som ikke bidrar til å jobbe i et komplekst miljø, og det er vanskelig å sikre påliteligheten til applikasjoner.
SiC-keramikk har høy termisk ledningsevne, på grunn av dets høye dielektriske tap og lave sammenbruddsspenning, er den ikke egnet for applikasjoner i høyfrekvente og spenningsdriftsmiljøer.
Si3N4 er anerkjent som det beste keramiske substratmaterialet med høy varmeledningsevne og høy pålitelighet i inn- og utland. Selv om den termiske ledningsevnen til Si3N4 keramisk substrat er litt lavere enn for AlN, kan bøyestyrken og bruddseigheten nå mer enn det dobbelte av AlN. I mellomtiden er den termiske ledningsevnen til Si3N4-keramikk mye høyere enn for Al2O3-keramikk. I tillegg er den termiske utvidelseskoeffisienten til Si3N4-keramiske substrater nær den for SiC-krystaller, 3. generasjons halvledersubstrat, som gjør det mulig å matche mer stabilt med SiC-krystallmateriale. Det gjør Si3N4 til det foretrukne materialet for substrater med høy termisk ledningsevne for 3. generasjons SiC-halvlederkraftenheter.
