Наразі зростаючий заклик до захисту навколишнього середовища та енергозбереження привернув увагу вітчизняних електромобілів з новою енергією. Пакетні пристрої високої потужності відіграють вирішальну роль у регулюванні швидкості транспортного засобу та зберіганні перетворення змінного та постійного струму. Високочастотний термоцикл висуває суворі вимоги до розсіювання тепла електронної упаковки, тоді як складність і різноманітність робочого середовища вимагають, щоб пакувальні матеріали мали гарну стійкість до термічного удару та високу міцність, щоб відігравати допоміжну роль. Крім того, із швидким розвитком сучасної технології силової електроніки, яка характеризується високою напругою, високим струмом і високою частотою, ефективність розсіювання тепла силових модулів, застосованих у цій технології, стала більш критичною. Керамічні матеріали підкладки в електронних пакувальних системах є ключем до ефективного розсіювання тепла, вони також мають високу міцність і надійність у відповідь на складність робочого середовища. Основними керамічними підкладками, які масово виробляються і широко використовуються в останні роки, є Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN тощо.
Кераміка Al2O3 відіграє важливу роль у виробництві підкладок для розсіювання тепла завдяки простому процесу підготовки, хорошій ізоляції та стійкості до високих температур. Однак низька теплопровідність Al2O3 не може відповідати вимогам розробки пристроїв високої потужності та високої напруги, і вона застосовна лише до робочого середовища з низькими вимогами до розсіювання тепла. Крім того, низька міцність на вигин також обмежує сферу застосування кераміки Al2O3 як підкладки для розсіювання тепла.
Керамічні підкладки BeO мають високу теплопровідність і низьку діелектричну проникність, що відповідає вимогам ефективного розсіювання тепла. Але це не сприяє широкомасштабному застосуванню через його токсичність, яка впливає на здоров'я працівників.
Кераміка AlN розглядається як матеріал-кандидат для підкладки для розсіювання тепла через її високу теплопровідність. Але кераміка AlN має низьку стійкість до термічного удару, легке розплавлення, низьку міцність і в’язкість, що не сприяє роботі в складних умовах, і важко забезпечити надійність додатків.
Кераміка SiC має високу теплопровідність, через високі діелектричні втрати та низьку напругу пробою, вона не підходить для застосування в умовах високої частоти та напруги.
Si3N4 визнано найкращим керамічним матеріалом підкладки з високою теплопровідністю та високою надійністю в країні та за кордоном. Незважаючи на те, що теплопровідність керамічної підкладки Si3N4 трохи нижча, ніж у AlN, її міцність на вигин і в’язкість до руйнування можуть досягати більш ніж удвічі більшої, ніж у AlN. Між тим, теплопровідність кераміки Si3N4 набагато вища, ніж у кераміки Al2O3. Крім того, коефіцієнт теплового розширення керамічних підкладок Si3N4 близький до коефіцієнта теплового розширення кристалів SiC, напівпровідникової підкладки 3-го покоління, що дозволяє їй більш стабільно збігатися з кристалічним матеріалом SiC. Це робить Si3N4 кращим матеріалом для підкладок з високою теплопровідністю для силових напівпровідникових пристроїв із SiC 3-го покоління.
