Већина дизајна енергетских модула данас се заснива на керамици направљеној од алуминијум оксида (Ал2О3) или АлН, али како се захтеви за перформансе повећавају, дизајнери траже друге подлоге. У ЕВ апликацијама, на пример, губици при пребацивању се смањују за 10% када температура чипа пређе са 150°Ц на 200°Ц. Поред тога, нове технологије паковања као што су модули без лемљења и модули без жица чине постојеће подлоге најслабијом кариком.
Још један важан фактор је да производ треба да траје дуже у тешким условима, попут оних у ветротурбинама. Процењени век трајања ветротурбина у свим условима околине је петнаест година, што је навело дизајнере ове апликације да траже супериорне технологије супстрата.
Повећано коришћење СиЦ компоненти је трећи фактор који покреће побољшане алтернативе супстрата. У поређењу са конвенционалним модулима, први СиЦ модули са оптималним паковањем показали су смањење губитака од 40 до 70 процената, али су такође показали потребу за иновативним техникама паковања, укључујући и Си3Н4 супстрате. Све ове тенденције ће ограничити будућу функцију традиционалних Ал2О3 и АлН супстрата, док ће супстрати на бази Си3Н4 бити материјал избора будућих енергетских модула високих перформанси.
Силицијум нитрид (Си3Н4) је веома погодан за супстрате електричне електронике због своје супериорне чврстоће на савијање, велике жилавости лома и високе топлотне проводљивости. Карактеристике керамике и поређење критичних варијабли, као што су делимично пражњење или формирање пукотина, имају велики утицај на коначно понашање подлоге, као што су топлотна проводљивост и понашање термичког циклуса.
Топлотна проводљивост, чврстоћа на савијање и жилавост лома су најважнија својства при избору изолационих материјала за енергетске модуле. Висока топлотна проводљивост је неопходна за брзо одвођење топлоте у енергетском модулу. Чврстоћа на савијање је важна за начин на који се керамичка подлога рукује и користи током процеса паковања, док је жилавост лома важна да би се утврдило колико ће бити поуздана.
Ниска топлотна проводљивост и ниске механичке вредности карактеришу Ал2О3 (96%). Међутим, топлотна проводљивост од 24 В/мК је адекватна за већину стандардних индустријских примена данашњице. Висока топлотна проводљивост АлН-а од 180 В/мК је његова највећа предност, упркос његовој умереној поузданости. Ово је резултат ниске отпорности на лом Ал2О3 и упоредиве чврстоће на савијање.
Све већа потражња за већом поузданошћу довела је до недавног напретка у ЗТА (цирконијум ојачаној глиници) керамики. Ова керамика има знатно већу чврстоћу на савијање и жилавост лома од других материјала. Нажалост, топлотна проводљивост ЗТА керамике је упоредива са оном стандардног Ал2О3; као резултат тога, њихова употреба у апликацијама велике снаге са највећом густином снаге је ограничена.
Док Си3Н4 комбинује одличну топлотну проводљивост и механичке перформансе. Топлотна проводљивост се може одредити на 90 В/мК, а њена отпорност на лом је највећа међу упоређеном керамиком. Ове карактеристике сугеришу да ће Си3Н4 показати највећу поузданост као метализована подлога.
