För närvarande har det växande ropet efter miljöskydd och energibesparing fört inhemska nya energielfordon i rampljuset. Enheter med hög effekt spelar en avgörande roll när det gäller att reglera fordonets hastighet och lagra konvertering av AC och DC. Den högfrekventa termiska cyklingen har ställt strikta krav på värmeavledning av elektroniska förpackningar, medan komplexiteten och mångfalden i arbetsmiljön kräver att förpackningsmaterial har god värmechockbeständighet och hög hållfasthet för att spela en stödjande roll. Dessutom, med den snabba utvecklingen av modern kraftelektronikteknik, som kännetecknas av hög spänning, hög ström och hög frekvens, har värmeavledningseffektiviteten hos kraftmoduler som tillämpas på denna teknik blivit mer kritisk. De keramiska substratmaterialen i elektroniska förpackningssystem är nyckeln till effektiv värmeavledning, de har också hög hållfasthet och tillförlitlighet som svar på komplexiteten i arbetsmiljön. De huvudsakliga keramiska substraten som har massproducerats och använts i stor utsträckning de senaste åren är Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN, etc.
Al2O3-keramik spelar en viktig roll i industrin för värmeavledningssubstrat baserat på dess enkla förberedelseprocess, goda isolering och motståndskraft mot höga temperaturer. Den låga värmeledningsförmågan hos Al2O3 kan dock inte uppfylla utvecklingskraven för högeffekts- och högspänningsenheter, och den är endast tillämplig på arbetsmiljöer med låga värmeavledningskrav. Dessutom begränsar den låga böjhållfastheten också tillämpningsområdet för Al2O3-keramik som värmeavledningssubstrat.
BeO keramiska substrat har hög värmeledningsförmåga och låg dielektricitetskonstant för att uppfylla kraven på effektiv värmeavledning. Men det är inte gynnsamt för storskalig tillämpning på grund av dess toxicitet, vilket påverkar arbetstagarnas hälsa.
AlN-keramik anses vara ett kandidatmaterial för värmeavledningssubstrat på grund av dess höga värmeledningsförmåga. Men AlN-keramik har dålig termisk chockbeständighet, lätt flytande, låg hållfasthet och seghet, vilket inte bidrar till att arbeta i en komplex miljö, och det är svårt att säkerställa tillförlitligheten hos applikationer.
SiC-keramik har hög värmeledningsförmåga, på grund av dess höga dielektriska förlust och låga genombrottsspänning är den inte lämplig för applikationer i högfrekvens- och spänningsmiljöer.
Si3N4 är erkänt som det bästa keramiska substratmaterialet med hög värmeledningsförmåga och hög tillförlitlighet hemma och utomlands. Även om den termiska ledningsförmågan för Si3N4 keramiskt substrat är något lägre än den för AlN, kan dess böjhållfasthet och brottseghet nå mer än dubbelt så högt som för AlN. Samtidigt är värmeledningsförmågan för Si3N4-keram mycket högre än för Al2O3-keram. Dessutom är värmeutvidgningskoefficienten för Si3N4-keramiska substrat nära den för SiC-kristaller, 3:e generationens halvledarsubstrat, vilket gör att det kan matcha mer stabilt med SiC-kristallmaterial. Det gör Si3N4 till det föredragna materialet för substrat med hög värmeledningsförmåga för 3:e generationens SiC-halvledarkraftenheter.
