Silicio nitrido substratai, skirti geresniam galios elektronikos veikimui

Šiandieninės galios modulių konstrukcijos pirmiausia yra pagrįstos aliuminio oksidu (Al2O3) arba AlN keramika, tačiau didėjantys našumo reikalavimai verčia dizainerius apsvarstyti pažangias substrato alternatyvas. Vienas pavyzdys yra xEV programose, kur lusto temperatūros padidėjimas nuo 150 °C iki 200 °C sumažina perjungimo nuostolius 10%. Be to, dėl naujų pakavimo technologijų, pvz., litavimo ir laidų nesukišančių modulių, dabartiniai substratai tampa silpna grandimi.

Kitas svarbus veiksnys, ypač svarbus, yra būtinybė pailginti eksploatavimo laiką atšiauriomis sąlygomis, pavyzdžiui, naudojant vėjo turbinas. Numatomas vėjo turbinų eksploatavimo laikas yra 15 metų be gedimų visomis aplinkos sąlygomis, todėl šios programos dizaineriai taip pat ieško patobulintų substrato technologijų.

Trečias patobulintų substrato variantų veiksnys yra naujas SiC komponentų naudojimas. Pirmieji moduliai, naudojantys SiC ir optimizuotą pakuotę, parodė, kad nuostoliai sumažėjo 40–70 %, palyginti su tradiciniais moduliais, tačiau taip pat atsirado naujų pakavimo būdų, įskaitant Si3N4 substratus, poreikį. Visos šios tendencijos apribos būsimą tradicinių Al2O3 ir AlN substratų vaidmenį, o Si3N4 pagrindu pagaminti substratai ateityje bus dizainerio pasirinkimas didelio našumo galios moduliams.

Dėl puikaus atsparumo lenkimui, didelio atsparumo lūžiams ir gero šilumos laidumo silicio nitridas (Si3Ni4) puikiai tinka galingiems elektroniniams pagrindams. Keramikos charakteristikos ir išsamus pagrindinių verčių, tokių kaip dalinis iškrovimas ar įtrūkimų augimas, palyginimas rodo didelę įtaką galutiniam substrato elgsenai, pavyzdžiui, šilumos laidumui ir šiluminio ciklo elgsenai.