พื้นผิวซิลิคอนไนไตรด์เพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง

การออกแบบโมดูลจ่ายไฟในปัจจุบันใช้อะลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) หรือเซรามิก AlN เป็นหลัก แต่ความต้องการด้านประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นทำให้นักออกแบบต้องพิจารณาทางเลือกซับสเตรตขั้นสูง ตัวอย่างหนึ่งพบเห็นได้ในการใช้งาน xEV ซึ่งการเพิ่มอุณหภูมิชิปจาก 150°C เป็น 200°C ช่วยลดการสูญเสียการสลับได้ 10% นอกจากนี้ เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ใหม่ๆ เช่น โมดูลบัดกรีและไร้พันธะลวด กำลังทำให้ซับสเตรตในปัจจุบันเป็นจุดอ่อน

แรงผลักดันสำคัญอีกประการหนึ่งที่มีความสำคัญเป็นพิเศษคือความต้องการอายุการใช้งานที่เพิ่มขึ้นภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น กังหันลม กังหันลมมีอายุการใช้งานที่คาดหวังไว้ที่ 15 ปีโดยไม่มีความล้มเหลวภายใต้สภาวะแวดล้อมทั้งหมด ทำให้ผู้ออกแบบแอปพลิเคชันนี้มองหาเทคโนโลยีซับสเตรตที่ได้รับการปรับปรุงเช่นกัน

ไดรเวอร์ตัวที่สามสำหรับตัวเลือกวัสดุพิมพ์ที่ได้รับการปรับปรุงคือการใช้ส่วนประกอบ SiC ที่เกิดขึ้นใหม่ โมดูลแรกที่ใช้ SiC และบรรจุภัณฑ์ที่ได้รับการปรับปรุงประสิทธิภาพแสดงให้เห็นการสูญเสียที่ลดลงระหว่าง 40 ถึง 70 % เมื่อเทียบกับโมดูลแบบเดิม แต่ยังนำเสนอความต้องการวิธีการบรรจุหีบห่อแบบใหม่ ซึ่งรวมถึงซับสเตรต Si3N4 แนวโน้มทั้งหมดเหล่านี้จะจำกัดบทบาทในอนาคตของซับสเตรต Al2O3 และ AlN แบบดั้งเดิม ในขณะที่ซับสเตรตที่ใช้ Si3N4 จะเป็นตัวเลือกของผู้ออกแบบสำหรับโมดูลพลังงานประสิทธิภาพสูงในอนาคต

ความแข็งแรงในการดัดงอที่ดีเยี่ยม ความทนทานต่อการแตกหักสูง และการนำความร้อนที่ดี ทำให้ซิลิคอนไนไตรด์ (Si3Ni4) เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับพื้นผิวอิเล็กทรอนิกส์กำลัง คุณลักษณะของเซรามิกและการเปรียบเทียบโดยละเอียดของค่าสำคัญ เช่น การคายประจุบางส่วนหรือการเติบโตของรอยแตกร้าว แสดงให้เห็นอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญต่อพฤติกรรมของพื้นผิวขั้นสุดท้าย เช่น การนำความร้อน และพฤติกรรมการหมุนเวียนของความร้อน