Bugungi kunda ko'pgina quvvat modullari dizaynlari alyuminiy oksidi (Al2O3) yoki AlN dan tayyorlangan keramikalarga asoslangan, ammo ishlash talablari ortib borayotganligi sababli, dizaynerlar boshqa substratlarni qidirmoqdalar. Masalan, EV ilovalarida, chip harorati 150 ° C dan 200 ° C gacha bo'lganida, kommutatsiya yo'qotishlari 10% ga kamayadi. Bundan tashqari, lehimsiz modullar va simsiz modullar kabi yangi qadoqlash texnologiyalari mavjud substratlarni eng zaif bo'g'inga aylantiradi.
Yana bir muhim omil shundaki, mahsulot shamol turbinalaridagi kabi og'ir sharoitlarda uzoqroq davom etishi kerak. Har qanday atrof-muhit sharoitida shamol turbinalarining taxminiy ishlash muddati o'n besh yilni tashkil etadi, bu esa ushbu dastur dizaynerlarini eng yaxshi substrat texnologiyalarini izlashga undaydi.
SiC komponentlaridan foydalanishni ko'paytirish substrat muqobillarini yaxshilashning uchinchi omilidir. An'anaviy modullar bilan solishtirganda, optimal qadoqlash bilan birinchi SiC modullari yo'qotishlarni 40 dan 70 foizgacha kamaytirishni ko'rsatdi, ammo Si3N4 substratlarini o'z ichiga olgan innovatsion qadoqlash texnikasi zarurligini ko'rsatdi. Bu tendentsiyalarning barchasi an'anaviy Al2O3 va AlN substratlarining kelajakdagi funksiyasini cheklaydi, Si3N4 asosidagi substratlar kelajakdagi yuqori samarali quvvat modullari uchun tanlov materiali bo'ladi.
Silikon nitridi (Si3N4) yuqori egilish kuchi, yuqori sinish chidamliligi va yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli quvvat elektron substratlari uchun juda mos keladi. Keramikaning xususiyatlari va tanqidiy o'zgaruvchilarni taqqoslash, masalan, qisman tushirish yoki yoriq shakllanishi, issiqlik o'tkazuvchanligi va issiqlik aylanish harakati kabi yakuniy substrat xatti-harakatlariga katta ta'sir ko'rsatadi.
Issiqlik o'tkazuvchanligi, egilish kuchi va sinish chidamliligi quvvat modullari uchun izolyatsiya materiallarini tanlashda eng muhim xususiyatlardir. Quvvat modulida issiqlikning tez tarqalishi uchun yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi muhim ahamiyatga ega. Bükme kuchi keramik substratning qadoqlash jarayonida qanday ishlov berilishi va ishlatilishi uchun muhim, sinish chidamliligi esa uning qanchalik ishonchli bo'lishini aniqlash uchun muhimdir.
Past issiqlik o'tkazuvchanligi va past mexanik qiymatlar Al2O3 (96%) ni tavsiflaydi. Biroq, 24 Vt / mK issiqlik o'tkazuvchanligi hozirgi kunning standart sanoat ilovalarining ko'pchiligi uchun etarli. AlN ning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi 180 Vt / mK, o'rtacha ishonchliligiga qaramay, uning eng katta afzalligi hisoblanadi. Bu Al2O3 ning past sinish chidamliligi va taqqoslanadigan egilish kuchining natijasidir.
Ko'proq ishonchlilikka bo'lgan talabning ortib borishi ZTA (tsirkon bilan mustahkamlangan alumina) keramika sohasidagi so'nggi yutuqlarga olib keldi. Ushbu keramika boshqa materiallarga qaraganda ancha yuqori egilish kuchi va sinish chidamliligiga ega. Afsuski, ZTA seramikasining issiqlik o'tkazuvchanligi standart Al2O3 bilan solishtirish mumkin; natijada ulardan eng yuqori quvvat zichligi bo'lgan yuqori quvvatli ilovalarda foydalanish cheklangan.
Si3N4 mukammal issiqlik o'tkazuvchanligi va mexanik ko'rsatkichlarni birlashtiradi. Issiqlik o'tkazuvchanligi 90 Vt / mK da aniqlanishi mumkin va uning sinishi chidamliligi taqqoslangan keramika orasida eng yuqori hisoblanadi. Bu xususiyatlar Si3N4 metalllashtirilgan substrat sifatida eng yuqori ishonchlilikni namoyish etishini ko'rsatadi.
