當今大多數電源模塊設計都基於由氧化鋁 (Al2O3) 或 AlN 製成的陶瓷，但隨著性能要求的提高，設計人員正在研究其他基板。例如，在 EV 應用中，當芯片溫度從 150°C 升至 200°C 時，開關損耗下降 10%。此外，免焊模組、免銲線模組等新型封裝技術，使現有基板成為最薄弱的環節。

另一個重要因素是產品需要在惡劣條件下使用更長時間，例如風力渦輪機中的條件。在所有環境條件下，風力渦輪機的估計壽命為 15 年，這促使該應用的設計人員尋求卓越的基板技術。

提高 SiC 組件的利用率是推動增強襯底替代品的第三個因素。與傳統模塊相比，首批採用最佳封裝的 SiC 模塊的損耗降低了 40% 至 70%，同時也證明了創新封裝技術（包括 Si3N4 襯底）的必要性。所有這些趨勢都將限制傳統Al2O3和AlN基板未來的功能，而基於Si3N4的基板將成為未來高性能功率模塊的首選材料。

氮化矽 (Si3N4) 具有出色的彎曲強度、高斷裂韌性和高導熱性，因此非常適合用於電力電子基板。陶瓷的特性和關鍵變量（如局部放電或裂紋形成）的比較對最終基板行為（如熱導率和熱循環行為）有重大影響。

在為功率模塊選擇絕緣材料時，導熱性、彎曲強度和斷裂韌性是最重要的性能。高導熱性對於功率模塊中的熱量快速消散至關重要。彎曲強度對於陶瓷基板在封裝過程中的處理和使用方式很重要，而斷裂韌性對於確定其可靠性也很重要。

低導熱性和低機械值是 Al2O3 (96%) 的特徵。然而，24 W/mK 的熱導率足以滿足當今大多數標準工業應用。 AlN 的 180 W/mK 高導熱率是其最大優勢，儘管其可靠性一般。這是 Al2O3 的低斷裂韌性和相當的彎曲強度的結果。

對更高可靠性的日益增長的需求導致了 ZTA（氧化鋯增韌氧化鋁）陶瓷的最新進展。這些陶瓷的抗彎強度和斷裂韌性明顯高於其他材料。遺憾的是，ZTA 陶瓷的熱導率與標準 Al2O3 相當；因此，它們在具有最高功率密度的大功率應用中的使用受到限制。

而 Si3N4 結合了優異的導熱性和機械性能。熱導率可指定為 90 W/mK，其斷裂韌性是同類陶瓷中最高的。這些特性表明 Si3N4 作為金屬化基板將表現出最高的可靠性。