Trenutno je naraščajoča zahteva po varstvu okolja in varčevanju z energijo pripeljala domača električna vozila z novo energijo v središče pozornosti. Paketne naprave visoke moči igrajo odločilno vlogo pri uravnavanju hitrosti vozila in shranjevanju pretvorbe izmeničnega in enosmernega toka. Visokofrekvenčno termično kroženje je postavilo stroge zahteve za odvajanje toplote elektronske embalaže, medtem ko kompleksnost in raznolikost delovnega okolja zahtevata, da imajo embalažni materiali dobro odpornost na toplotne udarce in visoko trdnost, da imajo podporno vlogo. Poleg tega je s hitrim razvojem sodobne tehnologije močnostne elektronike, za katero so značilni visoka napetost, visok tok in visoka frekvenca, postala učinkovitost odvajanja toplote močnostnih modulov, ki se uporabljajo za to tehnologijo, bolj kritična. Keramični substratni materiali v elektronskih embalažnih sistemih so ključ do učinkovitega odvajanja toplote, prav tako imajo visoko trdnost in zanesljivost kot odgovor na kompleksnost delovnega okolja. Glavne keramične podlage, ki so se v zadnjih letih množično proizvajale in pogosto uporabljale, so Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN itd.
Keramika Al2O3 igra pomembno vlogo v industriji substratov za odvajanje toplote na podlagi enostavnega postopka priprave, dobre izolacije in odpornosti na visoke temperature. Vendar pa nizka toplotna prevodnost Al2O3 ne more izpolniti razvojnih zahtev naprav z visoko močjo in visoko napetostjo in je uporabna samo za delovno okolje z zahtevami po nizkem odvajanju toplote. Poleg tega nizka upogibna trdnost omejuje tudi obseg uporabe keramike Al2O3 kot substratov za odvajanje toplote.
Keramične podlage BeO imajo visoko toplotno prevodnost in nizko dielektrično konstanto, da izpolnjujejo zahteve učinkovitega odvajanja toplote. Vendar pa zaradi strupenosti, ki vpliva na zdravje delavcev, ni primeren za uporabo v velikem obsegu.
Keramika AlN velja za material kandidata za podlago za odvajanje toplote zaradi svoje visoke toplotne prevodnosti. Vendar ima keramika AlN slabo odpornost na toplotne udarce, enostavno razpadanje, nizko trdnost in žilavost, kar ni primerno za delo v kompleksnem okolju, zato je težko zagotoviti zanesljivost aplikacij.
Keramika SiC ima visoko toplotno prevodnost, zaradi velike dielektrične izgube in nizke prebojne napetosti ni primerna za uporabo v delovnih okoljih z visoko frekvenco in napetostjo.
Si3N4 je priznan kot najboljši material za keramično podlago z visoko toplotno prevodnostjo in visoko zanesljivostjo doma in v tujini. Čeprav je toplotna prevodnost keramičnega substrata Si3N4 nekoliko nižja kot pri AlN, lahko njegova upogibna trdnost in lomna žilavost dosežeta več kot dvakrat več kot pri AlN. Medtem je toplotna prevodnost keramike Si3N4 veliko višja kot pri keramiki Al2O3. Poleg tega je koeficient toplotnega raztezanja keramičnih substratov Si3N4 blizu tistemu pri kristalih SiC, polprevodniškem substratu 3. generacije, kar mu omogoča stabilnejše ujemanje s kristalnim materialom SiC. Zaradi tega je Si3N4 prednostni material za substrate z visoko toplotno prevodnostjo za polprevodniške napajalne naprave SiC 3. generacije.
