අද බොහෝ බල මොඩියුල සැලසුම් ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් (Al2O3) හෝ AlN වලින් සාදන ලද පිඟන් මැටි මත පදනම් වේ, නමුත් කාර්ය සාධන අවශ්‍යතා ඉහළ යන විට, නිර්මාණකරුවන් වෙනත් උපස්ථර දෙස බලයි. EV යෙදුම්වල, උදාහරණයක් ලෙස, චිපයේ උෂ්ණත්වය 150°C සිට 200°C දක්වා වූ විට මාරුවීමේ පාඩු 10%කින් අඩුවේ. මීට අමතරව, පෑස්සුම් රහිත මොඩියුල සහ වයර්-බන්ධන රහිත මොඩියුල වැනි නව ඇසුරුම් තාක්ෂණයන් පවතින උපස්ථර දුර්වලම සම්බන්ධකය බවට පත් කරයි.
තවත් වැදගත් සාධකයක් වන්නේ සුළං උත්පාදක යන්ත්‍රවල ඇති ඒවා වැනි කටුක තත්වයන් යටතේ නිෂ්පාදනයට දිගු කාලයක් පැවතිය යුතු වීමයි. සියලු පාරිසරික තත්ත්වයන් යටතේ සුළං ටර්බයිනවල ඇස්තමේන්තුගත ආයු කාලය වසර පහළොවක් වන අතර, මෙම යෙදුමේ නිර්මාණකරුවන් උසස් උපස්ථර තාක්ෂණයන් සෙවීමට පොළඹවයි.
SiC සංරචක භාවිතය වැඩි කිරීම වැඩිදියුණු කළ උපස්ථර විකල්පයන් මෙහෙයවන තුන්වන සාධකයයි. සාම්ප්‍රදායික මොඩියුල හා සසඳන විට, ප්‍රශස්ත ඇසුරුම් සහිත පළමු SiC මොඩියුල සියයට 40 සිට 70 දක්වා පාඩු අඩුවීමක් පෙන්නුම් කළ අතර, Si3N4 උපස්ථර ඇතුළු නව්‍ය ඇසුරුම් ශිල්පීය ක්‍රමවල අවශ්‍යතාවය ද පෙන්නුම් කළේය. මෙම සියලු ප්‍රවණතා සම්ප්‍රදායික Al2O3 සහ AlN උපස්ථරවල අනාගත ක්‍රියාකාරිත්වය සීමා කරනු ඇත, නමුත් Si3N4 මත පදනම් වූ උපස්ථර අනාගත ඉහළ කාර්ය සාධන බල මොඩියුල සඳහා තෝරා ගැනීමේ ද්රව්ය වේ.
සිලිකන් නයිට්‍රයිඩ් (Si3N4) එහි ඉහළ නැමීමේ ශක්තිය, ඉහළ අස්ථි බිඳීමේ තද බව සහ ඉහළ තාප සන්නායකතාව හේතුවෙන් බල ඉලෙක්ට්‍රොනික උපස්ථර සඳහා හොඳින් ගැලපේ. සෙරමික් වල ලක්ෂණ සහ අර්ධ විසර්ජනය හෝ ඉරිතැලීම වැනි තීරණාත්මක විචල්‍යයන් සංසන්දනය කිරීම, තාප සන්නායකතාවය සහ තාප චක්‍රීය හැසිරීම වැනි අවසාන උපස්ථර හැසිරීම කෙරෙහි ප්‍රධාන බලපෑමක් ඇති කරයි.
බලශක්ති මොඩියුල සඳහා පරිවාරක ද්රව්ය තෝරාගැනීමේදී තාප සන්නායකතාවය, නැමීමේ ශක්තිය සහ අස්ථි බිඳීම වඩාත් වැදගත් ගුණාංග වේ. බලශක්ති මොඩියුලයක තාපය වේගයෙන් විසුරුවා හැරීම සඳහා ඉහළ තාප සන්නායකතාව අත්යවශ්ය වේ. ඇසුරුම් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී සෙරමික් උපස්ථරය හසුරුවන ආකාරය සහ භාවිතා කරන ආකාරය සඳහා නැමීමේ ශක්තිය වැදගත් වන අතර, එය කෙතරම් විශ්වාසදායක වේද යන්න සොයා බැලීම සඳහා අස්ථි බිඳීමේ තද බව වැදගත් වේ.
අඩු තාප සන්නායකතාවය සහ අඩු යාන්ත්රික අගයන් Al2O3 (96%) සංලක්ෂිත වේ. කෙසේ වෙතත්, 24 W/mK හි තාප සන්නායකතාවය වර්තමාන කාර්මික යෙදුම් බහුතරයක් සඳහා ප්රමාණවත් වේ. AlN හි ඉහළ තාප සන්නායකතාවය 180 W/mK එහි මධ්යස්ථ විශ්වසනීයත්වය තිබියදීත්, එහි විශාලතම වාසියයි. මෙය Al2O3 හි අඩු අස්ථි බිඳීමේ තද බව සහ සංසන්දනාත්මක නැමීමේ ශක්තියේ ප්‍රතිඵලයකි.
වැඩි විශ්වාසනීයත්වය සඳහා වැඩිවන ඉල්ලුම ZTA (zirconia toughened alumin) සෙරමික් වල මෑත කාලීන දියුණුවට හේතු විය. මෙම සෙරමික් අනෙකුත් ද්‍රව්‍යවලට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි නැමීමේ ශක්තියක් සහ අස්ථි බිඳීමේ තද බවක් ඇත. අවාසනාවකට, ZTA සෙරමික් වල තාප සන්නායකතාවය සම්මත Al2O3 සමඟ සැසඳිය හැකිය; එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, ඉහළම බල ඝණත්වය සහිත අධි බල යෙදුම්වල ඒවායේ භාවිතය සීමා වේ.
Si3N4 විශිෂ්ට තාප සන්නායකතාවය සහ යාන්ත්රික ක්‍රියාකාරිත්වය ඒකාබද්ධ කරයි. තාප සන්නායකතාවය 90 W/mK ලෙස දැක්විය හැකි අතර, එහි අස්ථි බිඳීමේ දෘඪතාව සංසන්දනය කරන ලද පිඟන් මැටි අතර ඉහළම වේ. මෙම ලක්ෂණ යෝජනා කරන්නේ Si3N4 ලෝහමය උපස්ථරයක් ලෙස ඉහළම විශ්වසනීයත්වය විදහා දක්වන බවයි.
