Keramische substraten met een laag dielectriciteitsverlies en een hoge sterkte van siliciumnitride
2025-02-28
Terwijl SiC (siliciumcarbide) en GaN (galliumnitride) technologieën de vermogenselektronica-industrie blijven hervormen, neemt de vraag naar betrouwbare, hoogwaardige verpakkingsmaterialen toe. Siliciumnitride (Si₃N₄) keramische substraten, met lage diëlektrische verliezen, hoge isolatiewaarde en uitzonderlijke mechanische taaiheid, zijn een topkeuze geworden voor geavanceerde vermogensmoduletoepassingen.
Gemaakt van hoogzuiver Si₃N₄ poeder en gesinterd boven 2000°C, bereikt het siliciumnitride keramische substraat een diëlektrische constante van minder dan 8 en een verliesfactor (tanδ) <0,001, wat zorgt voor minimaal energieverlies bij hoge frequenties. Met een buigsterkte van meer dan 800 MPa en uitstekende thermische schokbestendigheid behoudt het substraat zijn structurele integriteit, zelfs onder zware thermische cyclische omstandigheden.
Voor hoogvermogen halfgeleidermodules zoals IGBT's, MOSFET's en SiC-apparaten zorgt de lage diëlektrische eigenschap voor efficiënte signaaloverdracht, terwijl de hoge mechanische sterkte de betrouwbaarheid en trillingsbestendigheid verbetert. In vergelijking met alumina en aluminiumnitride combineren Si₃N₄ substraten een hoge thermische geleidbaarheid (>80W/m·K) met superieure breuktaaiheid, waardoor ze ideaal zijn voor EV-aandrijfsystemen, tractiecontrole-eenheden voor spoorwegen en snellaadmodules.
Tegenwoordig worden siliciumnitride keramische substraten veel gebruikt in nieuwe energiemotorcontrolesystemen, industriële omvormers, vermogensconversiemodules en 5G-basisstationversterkers, die stabiele isolatie en effectieve warmteafvoer bieden. Met hun ongeëvenaarde balans van thermische, elektrische en mechanische prestaties herdefiniëren Si₃N₄ substraten de normen voor de volgende generatie halfgeleiderverpakkingen.