Szilícium-nitrid szubsztrátumok a teljesítményelektronika jobb teljesítményéért

A mai teljesítménymodul-tervek elsősorban alumínium-oxidon (Al2O3) vagy AlN-kerámián alapulnak, de a növekvő teljesítményigények arra késztetik a tervezőket, hogy korszerű szubsztrátum-alternatívákat fontolgassanak. Egy példa látható az xEV alkalmazásokban, ahol a chip hőmérsékletének 150 °C-ról 200 °C-ra történő emelése 10%-kal csökkenti a kapcsolási veszteségeket. Ezenkívül az új csomagolási technológiák, mint például a forrasztás és a huzalkötés-mentes modulok a jelenlegi szubsztrátokat a gyenge láncszemté teszik.

Egy másik jelentős, különös jelentőségű mozgatórugó a megnövelt élettartam zord körülmények között, például szélturbinák esetén. A szélturbinák várható élettartama 15 év meghibásodás nélkül minden környezeti körülmény között, ezért ennek az alkalmazásnak a tervezői a továbbfejlesztett szubsztrátumtechnológiákat is keresik.

A továbbfejlesztett szubsztrátum-opciók harmadik mozgatórugója a szilícium-karbid-komponensek növekvő használata. Az első SiC-ot és optimalizált csomagolást használó modulok 40-70%-os veszteségcsökkenést mutattak a hagyományos modulokhoz képest, de új csomagolási módszereket is szükségessé tettek, beleértve a Si3N4 hordozót is. Mindezek a trendek korlátozni fogják a hagyományos Al2O3 és AlN hordozók jövőbeni szerepét, míg a jövőben a Si3N4 alapú hordozók lesznek a tervezők választása a nagy teljesítményű teljesítménymodulok számára.

A kiváló hajlítószilárdság, a nagy törési szilárdság és a jó hővezető képesség miatt a szilícium-nitrid (Si3Ni4) kiválóan alkalmas erősáramú elektronikai hordozókhoz. A kerámia jellemzői és az olyan kulcsértékek részletes összehasonlítása, mint a részleges kisülés vagy repedésnövekedés, jelentős hatást mutatnak a végső szubsztrátum viselkedésére, például a hővezető képességre és a hőciklus viselkedésére.