În prezent, clamele tot mai mari pentru protecția mediului și conservarea energiei a adus vehiculele electrice autohtone de energie nouă în lumina reflectoarelor. Dispozitivele de pachete de mare putere joacă un rol decisiv în reglarea vitezei vehiculului și stocarea conversiei AC și DC. Ciclul termic de înaltă frecvență a impus cerințe stricte pentru disiparea căldurii ambalajelor electronice, în timp ce complexitatea și diversitatea mediului de lucru necesită ca materialele de ambalare să aibă o rezistență bună la șocuri termice și o rezistență ridicată pentru a juca un rol de susținere. În plus, odată cu dezvoltarea rapidă a tehnologiei electronice de putere moderne, care se caracterizează prin tensiune înaltă, curent ridicat și frecvență înaltă, eficiența disipării căldurii a modulelor de putere aplicate acestei tehnologii a devenit mai critică. Materialele de substrat ceramice din sistemele electronice de ambalare sunt cheia pentru disiparea eficientă a căldurii, ele au, de asemenea, rezistență și fiabilitate ridicate ca răspuns la complexitatea mediului de lucru. Principalele substraturi ceramice care au fost produse în masă și utilizate pe scară largă în ultimii ani sunt Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN etc.
Ceramica Al2O3 joacă un rol important în industria substratului de disipare a căldurii, pe baza procesului său simplu de preparare, a izolației bune și a rezistenței la temperaturi înalte. Cu toate acestea, conductibilitatea termică scăzută a Al2O3 nu poate îndeplini cerințele de dezvoltare ale dispozitivului de putere mare și de înaltă tensiune și este aplicabilă numai mediului de lucru cu cerințe scăzute de disipare a căldurii. În plus, rezistența scăzută la încovoiere limitează, de asemenea, domeniul de aplicare al ceramicii Al2O3 ca substraturi de disipare a căldurii.
Substraturile ceramice BeO au o conductivitate termică ridicată și o constantă dielectrică scăzută pentru a îndeplini cerințele de disipare eficientă a căldurii. Dar nu este propice pentru aplicarea pe scară largă din cauza toxicității sale, care afectează sănătatea lucrătorilor.
Ceramica AlN este considerată un material candidat pentru substratul de disipare a căldurii datorită conductivității sale termice ridicate. Dar ceramica AlN are o rezistență slabă la șocuri termice, o delicscență ușoară, rezistență și duritate scăzute, ceea ce nu este propice pentru lucrul într-un mediu complex și este dificil să se asigure fiabilitatea aplicațiilor.
Ceramica SiC are o conductivitate termică ridicată, datorită pierderii sale dielectrice mari și a tensiunii scăzute de rupere, nu este potrivită pentru aplicații în medii de operare cu frecvență înaltă și tensiune.
Si3N4 este recunoscut ca cel mai bun material de substrat ceramic cu conductivitate termică ridicată și fiabilitate ridicată în țară și în străinătate. Deși conductivitatea termică a substratului ceramic Si3N4 este puțin mai mică decât cea a AlN, rezistența sa la încovoiere și duritatea la rupere pot atinge mai mult de două ori față de AlN. Între timp, conductivitatea termică a ceramicii Si3N4 este mult mai mare decât cea a ceramicii Al2O3. În plus, coeficientul de dilatare termică al substraturilor ceramice Si3N4 este apropiat de cel al cristalelor de SiC, substratul semiconductor de a treia generație, ceea ce îi permite să se potrivească mai stabil cu materialul cristalin SiC. Face din Si3N4 materialul preferat pentru substraturile cu conductivitate termică ridicată pentru dispozitivele de putere cu semiconductoare SiC de a treia generație.
