Субстрати от силициев нитрид за подобрена производителност в силовата електроника

Днешните дизайни на захранващи модули се основават основно на алуминиев оксид (Al2O3) или AlN керамика, но нарастващите изисквания за производителност карат дизайнерите да обмислят усъвършенствани алтернативи на субстрата. Един пример се вижда в xEV приложения, където повишаването на температурата на чипа от 150°C до 200°C намалява загубите при превключване с 10%. Освен това, новите технологии за опаковане, като спойка и модули без свързване на кабели, правят настоящите субстрати слабото звено.

Друг важен двигател от особено значение е необходимостта от увеличен живот при тежки условия, като например при вятърни турбини. Вятърните турбини имат очакван живот от 15 години без повреда при всякакви условия на околната среда, което кара дизайнерите на това приложение да търсят и подобрени субстратни технологии.

Трети двигател за подобрени опции за субстрат е нововъзникващото използване на SiC компоненти. Първите модули, използващи SiC и оптимизирано опаковане, показаха намаляване на загубите между 40 до 70 % в сравнение с традиционните модули, но също така представиха необходимостта от нови методи на опаковане, включително Si3N4 субстрати. Всички тези тенденции ще ограничат бъдещата роля на традиционните субстрати Al2O3 и AlN, докато субстратите, базирани на Si3N4, ще бъдат изборът на дизайнера за високопроизводителни захранващи модули в бъдеще.

Отличната якост на огъване, високата якост на счупване и добрата топлопроводимост правят силициевия нитрид (Si3Ni4) много подходящ за субстрати за силова електроника. Характеристиките на керамиката и подробното сравнение на ключови стойности като частичен разряд или нарастване на пукнатини показват значително влияние върху крайното поведение на субстрата като топлопроводимост и термично циклично поведение.