Atualmente, a voz de proteger o meio ambiente e economizar energia está aumentando, tornando mais preocupados os veículos elétricos novos domésticos. Os dispositivos de embalagem de alta potência desempenham um papel decisivo na regulação da velocidade do veículo e do armazenamento para conquistar CA e CC. O ciclo térmico de alta frequência apresenta requisitos rígidos na dissipação de calor da embalagem eletrônica, e a complexidade e a diversidade do ambiente de trabalho exigem que o material da embalagem tenha boa resistência ao choque térmico e alta resistência para desempenhar um papel de apoio. Além disso, com o rápido desenvolvimento da moderna tecnologia eletrônica de energia, que é caracterizada principalmente por alta tensão, alta corrente e alta frequência, a eficiência de dissipação de calor dos módulos de energia aplicada nessa tecnologia se tornou a chave. O material do substrato cerâmico no sistema de embalagens eletrônicas é a chave para a dissipação de calor eficiente e também deve ter alta resistência e alta confiabilidade, a fim de lidar com a complexidade do ambiente de trabalho. Nos últimos anos, os substratos de cerâmica que foram produzidos em massa e amplamente utilizados são principalmente: Al2O3, BEO, SIC, SI3N4, ALN e assim por diante.
Propriedades de diferentes tipos de substratos de cerâmica (Fonte: Liao Shengjun. Preparação e propriedades de materiais de cerâmica de nitreto de silício para substrato
AL2O3 Devido ao seu simples processo de preparação, bom isolamento e resistência de alta temperatura, atualmente ocupa uma posição importante na indústria de substrato de dissipação de calor. No entanto, a baixa condutividade térmica de Al2O3 não pode atender aos requisitos de desenvolvimento de dispositivos de alta potência e alta tensão e é adequada apenas para ambientes de trabalho com baixos requisitos de dissipação de calor e, devido à baixa resistência à flexão, a faixa de aplicação da cerâmica de AL2O3 Como um substrato de dissipação de calor também é limitado.
Embora o substrato de cerâmica da BEO tenha alta condutividade térmica e baixa constante dielétrica para atender aos requisitos de dissipação de calor eficiente, mas devido à sua toxicidade, isso tem um impacto na saúde dos trabalhadores e não é propício à aplicação em larga escala.
A ALN Cerâmica tem alta condutividade térmica e é considerada materiais candidatos a substratos de dissipação de calor. No entanto, a cerâmica ALN tem baixa resistência ao choque térmico, fácil deliquescente, baixa resistência e tenacidade, o que não é propício para trabalhar em ambiente complexo e difícil de garantir a confiabilidade de sua aplicação.
A cerâmica do SiC tem alta condutividade térmica, mas devido à sua alta perda dielétrica e baixa tensão de ruptura, não é propício à aplicação de alta frequência e ambiente de trabalho de alta tensão.
O nitreto de silício é reconhecido como o melhor material de substrato de cerâmica com alta condutividade térmica e alta confiabilidade em casa e no exterior. Embora a condutividade térmica do substrato de cerâmica Si3N4 seja ligeiramente menor que a do ALN, sua resistência à flexão e resistência à fratura podem atingir mais do que o dobro do ALN. Ao mesmo tempo, a condutividade térmica da cerâmica Si3N4 é muito maior que a da cerâmica de Al2O3. Além disso, o coeficiente de expansão térmica do substrato de cerâmica Si3N4 é próximo ao do substrato semicondutor SiC de terceira geração, tornando mais estável corresponder ao material de cristal SiC. Isso faz do Si3N4 o material preferido para altos substratos de condutividade térmica para dispositivos de energia semicondutores de 3ª geração SiC.
