ในปัจจุบัน เสียงเรียกร้องที่เพิ่มขึ้นสำหรับการปกป้องสิ่งแวดล้อมและการอนุรักษ์พลังงานได้นำรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่ในประเทศมาสู่ไฟแก็ซ อุปกรณ์แพ็คเกจกำลังสูงมีบทบาทชี้ขาดในการควบคุมความเร็วของรถและการจัดเก็บอุปกรณ์แปลงไฟ AC และ DC การหมุนเวียนความร้อนด้วยความถี่สูงได้กำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับการกระจายความร้อนของบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ในขณะที่ความซับซ้อนและความหลากหลายของสภาพแวดล้อมการทำงานต้องการวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่มีความต้านทานแรงกระแทกจากความร้อนที่ดีและมีความแข็งแรงสูงจึงจะมีบทบาทสนับสนุน นอกจากนี้ ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังที่ทันสมัย ซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าสูง กระแสไฟฟ้าสูง และความถี่สูง ประสิทธิภาพการระบายความร้อนของโมดูลพลังงานที่ใช้กับเทคโนโลยีนี้จึงมีความสำคัญมากขึ้น วัสดุซับสเตรตเซรามิกในระบบบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นกุญแจสำคัญในการกระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ วัสดุเหล่านี้ยังมีความแข็งแรงและความน่าเชื่อถือสูงในการตอบสนองต่อความซับซ้อนของสภาพแวดล้อมการทำงาน พื้นผิวเซรามิกหลักที่มีการผลิตจำนวนมากและใช้กันอย่างแพร่หลายในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ได้แก่ Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN เป็นต้น
เซรามิก Al2O3 มีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมซับสเตรตการระบายความร้อนโดยอาศัยกระบวนการเตรียมที่เรียบง่าย ฉนวนที่ดีและทนต่ออุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม ค่าการนำความร้อนต่ำของ Al2O3 ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดการพัฒนาของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงและไฟฟ้าแรงสูง และใช้ได้กับสภาพแวดล้อมการทำงานที่มีความต้องการการกระจายความร้อนต่ำเท่านั้น นอกจากนี้ แรงดัดงอต่ำยังจำกัดขอบเขตการใช้งานของเซรามิก Al2O3 ในฐานะพื้นผิวกระจายความร้อน
พื้นผิวเซรามิก BeO มีค่าการนำความร้อนสูงและค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำเพื่อตอบสนองความต้องการของการกระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ แต่ไม่เอื้อต่อการใช้งานในวงกว้างเนื่องจากมีความเป็นพิษซึ่งส่งผลต่อสุขภาพของผู้ปฏิบัติงาน
เซรามิก AlN ถือเป็นวัสดุทางเลือกสำหรับซับสเตรตการระบายความร้อนเนื่องจากมีการนำความร้อนสูง แต่เซรามิก AlN มีความต้านทานแรงกระแทกจากความร้อนต่ำ หลอมละลายง่าย มีความแข็งแรงและความทนทานต่ำ ซึ่งไม่เอื้อต่อการทำงานในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน และเป็นการยากที่จะรับรองความน่าเชื่อถือของการใช้งาน
เซรามิก SiC มีการนำความร้อนสูง เนื่องจากการสูญเสียไดอิเล็กตริกสูงและแรงดันพังทลายต่ำ จึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมการทำงานที่มีความถี่สูงและแรงดันไฟฟ้า
Si3N4 ได้รับการยอมรับว่าเป็นวัสดุซับสเตรตเซรามิกที่ดีที่สุดพร้อมการนำความร้อนสูงและความน่าเชื่อถือสูงทั้งในและต่างประเทศ แม้ว่าค่าการนำความร้อนของซับสเตรตเซรามิก Si3N4 จะต่ำกว่าของ AlN เล็กน้อย แต่ค่าความต้านทานการดัดงอและความเหนียวแตกหักของพื้นผิวนั้นสามารถมากกว่าสองเท่าของ AlN ในขณะเดียวกัน การนำความร้อนของเซรามิก Si3N4 นั้นสูงกว่าเซรามิก Al2O3 มาก นอกจากนี้ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของพื้นผิวเซรามิก Si3N4 นั้นใกล้เคียงกับของผลึก SiC ซึ่งเป็นสารตั้งต้นเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่ 3 ซึ่งช่วยให้จับคู่กับวัสดุคริสตัล SiC ได้เสถียรยิ่งขึ้น ทำให้ Si3N4 เป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับพื้นผิวที่มีการนำความร้อนสูงสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า SiC เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่ 3
