Räninitriidsubstraadid jõuelektroonika paremaks jõudluseks

Tänapäeva toitemoodulite konstruktsioonid põhinevad peamiselt alumiiniumoksiidil (Al2O3) või AlN-keraamikal, kuid kasvavad jõudlusnõuded sunnivad disainereid kaaluma täiustatud substraadi alternatiive. Üks näide on näha xEV rakendustes, kus kiibi temperatuuri tõus 150 °C-lt 200 °C-ni vähendab lülituskadusid 10%. Lisaks muudavad uued pakkimistehnoloogiad, nagu joote- ja traatsidevabad moodulid, praegused aluspinnad nõrgaks lüliks.

Teine oluline erilise tähtsusega tõukejõud on vajadus pikendada eluiga karmides tingimustes, näiteks tuuleturbiinide puhul. Tuuleturbiinide eeldatav eluiga on 15 aastat ilma riketeta kõigis keskkonnatingimustes, mistõttu selle rakenduse disainerid otsivad ka täiustatud substraaditehnoloogiaid.

Kolmas tõukejõud substraadi valikute parandamiseks on ränikarbiidi komponentide arenev kasutamine. Esimesed moodulid, mis kasutasid SiC ja optimeeritud pakendit, näitasid kadude vähenemist 40–70% võrreldes traditsiooniliste moodulitega, kuid näitasid ka vajadust uute pakkimismeetodite, sealhulgas Si3N4 substraatide järele. Kõik need suundumused piiravad traditsiooniliste Al2O3 ja AlN substraatide tulevast rolli, samas kui Si3N4 baasil põhinevad substraadid on tulevikus disaineri valik suure jõudlusega toitemoodulite jaoks.

Suurepärane paindetugevus, suur purunemiskindlus ja hea soojusjuhtivus muudavad räninitriidi (Si3Ni4) hästi sobivaks jõuelektrooniliste aluspindade jaoks. Keraamika omadused ja põhiväärtuste, nagu osaline tühjenemine või pragude kasv, üksikasjalik võrdlus näitavad olulist mõju substraadi lõplikule käitumisele, nagu soojusjuhtivus ja soojustsükli käitumine.