Substrat Silicon Nitride untuk Peningkatan Prestasi dalam Elektronik Kuasa

Reka bentuk modul kuasa hari ini terutamanya berasaskan aluminium oksida (Al2O3) atau seramik AlN, tetapi peningkatan permintaan prestasi menyebabkan pereka bentuk mempertimbangkan alternatif substrat lanjutan. Satu contoh dilihat dalam aplikasi xEV di mana peningkatan suhu cip daripada 150°C kepada 200°C mengurangkan kehilangan pensuisan sebanyak 10%. Selain itu, teknologi pembungkusan baharu seperti modul bebas pateri dan wayar tanpa ikatan menjadikan substrat semasa sebagai pautan yang lemah.

Satu lagi pemacu penting yang mempunyai kepentingan khusus ialah keperluan untuk meningkatkan jangka hayat dalam keadaan yang teruk seperti dengan turbin angin. Turbin angin mempunyai jangka hayat jangkaan 15 tahun tanpa kegagalan dalam semua keadaan persekitaran, menyebabkan pereka aplikasi ini mencari teknologi substrat yang dipertingkatkan juga.

Pemacu ketiga untuk pilihan substrat yang lebih baik ialah penggunaan komponen SiC yang muncul. Modul pertama menggunakan SiC dan pembungkusan yang dioptimumkan menunjukkan pengurangan kerugian antara 40 hingga 70 % berbanding modul tradisional tetapi juga membentangkan keperluan untuk kaedah pembungkusan baharu, termasuk substrat Si3N4. Semua trend ini akan mengehadkan peranan masa depan substrat Al2O3 dan AlN tradisional, manakala substrat berdasarkan Si3N4 akan menjadi pilihan pereka bentuk untuk modul kuasa berprestasi tinggi pada masa hadapan.

Kekuatan lenturan yang sangat baik, keliatan patah yang tinggi, dan kekonduksian terma yang baik menjadikan silikon nitrida (Si3Ni4) sangat sesuai untuk substrat elektronik kuasa. Ciri-ciri seramik dan perbandingan terperinci nilai utama seperti nyahcas separa atau pertumbuhan retak menunjukkan pengaruh yang ketara ke atas kelakuan substrat akhir seperti kekonduksian haba dan kelakuan kitaran haba.