Niskie straty dielektryczne i silne substraty ceramiczne z azotanu krzemu

W miarę jak technologie SiC (węglik krzemu) i GaN (azotek galu) w dalszym ciągu zmieniają branżę elektroniki mocy, rośnie zapotrzebowanie na niezawodne, wysokowydajne materiały opakowaniowe. Substraty ceramiczne z azotku krzemu (Si₃N₄), charakteryzujące się niskimi stratami dielektrycznymi, wysoką wytrzymałością izolacyjną i wyjątkową wytrzymałością mechaniczną, stały się najlepszym wyborem dla zaawansowanych zastosowań w modułach mocy.

Wykonany z wysokiej czystości proszku Si₃N₄ i spieczony w temperaturze powyżej 2000°C, ceramiczny substrat z azotku krzemu osiąga przenikalność dielektryczną poniżej 8 i tangens strat (tanδ) <0,001, zapewniając minimalne straty energii przy wysokich częstotliwościach. Dzięki wytrzymałości na zginanie przekraczającej 800 MPa i wyjątkowej odporności na szok termiczny, substrat zachowuje integralność strukturalną nawet w trudnych warunkach cyklicznych obciążeń termicznych.

W przypadku modułów półprzewodnikowych dużej mocy, takich jak IGBT, MOSFET i urządzenia SiC, niska właściwość dielektryczna zapewnia wydajną transmisję sygnału, a wysoka wytrzymałość mechaniczna zwiększa niezawodność i odporność na wibracje. W porównaniu z tlenkiem glinu i azotkiem glinu, substraty Si₃N₄ łączą wysoką przewodność cieplną (>80W/m·K) z doskonałą odpornością na pękanie, co czyni je idealnymi do systemów napędowych pojazdów elektrycznych, jednostek sterowania trakcją kolejową i modułów szybkiego ładowania.

Obecnie ceramiczne substraty z azotku krzemu są szeroko stosowane w nowych systemach sterowania silnikami energetycznymi, falownikach przemysłowych, modułach konwersji mocy i wzmacniaczach stacji bazowych 5G, zapewniając stabilną izolację i skuteczne odprowadzanie ciepła. Dzięki niezrównanemu połączeniu wydajności termicznej, elektrycznej i mechanicznej, substraty Si₃N₄ na nowo definiują standardy pakowania półprzewodników nowej generacji.