पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्समधील सुधारित कामगिरीसाठी सिलिकॉन नायट्राइड सबस्ट्रेट्स

आजचे पॉवर मॉड्यूल डिझाइन प्रामुख्याने अॅल्युमिनियम ऑक्साईड (Al2O3) किंवा AlN सिरेमिकवर आधारित आहेत, परंतु कामगिरीच्या वाढत्या मागणीमुळे डिझाइनर प्रगत सब्सट्रेट पर्यायांचा विचार करत आहेत. एक उदाहरण xEV ऍप्लिकेशन्समध्ये पाहिले जाते जेथे चिप तापमान 150°C ते 200°C पर्यंत वाढल्याने स्विचिंग लॉस 10% कमी होतो. याव्यतिरिक्त, सोल्डर आणि वायर-बॉन्ड-फ्री मॉड्यूल्स सारख्या नवीन पॅकेजिंग तंत्रज्ञान सध्याच्या सब्सट्रेट्सला कमकुवत दुवा बनवत आहेत.

विशेष महत्त्वाचा आणखी एक महत्त्वाचा ड्रायव्हर म्हणजे विंड टर्बाइनसारख्या कठोर परिस्थितीत आयुष्य वाढवण्याची गरज. पवन टर्बाइनला सर्व पर्यावरणीय परिस्थितीत अपयशी न होता 15 वर्षांचा अपेक्षित जीवनकाळ असतो, ज्यामुळे या अनुप्रयोगाचे डिझाइनर सुधारित सब्सट्रेट तंत्रज्ञान देखील शोधतात.

सुधारित सब्सट्रेट पर्यायांसाठी तिसरा ड्रायव्हर म्हणजे SiC घटकांचा उदयोन्मुख वापर. SiC आणि ऑप्टिमाइझ केलेले पॅकेजिंग वापरणाऱ्या पहिल्या मॉड्युल्सने पारंपारिक मॉड्युल्सच्या तुलनेत 40 ते 70% च्या दरम्यान तोटा कमी दाखवला परंतु Si3N4 सब्सट्रेट्ससह नवीन पॅकेजिंग पद्धतींची गरज देखील मांडली. हे सर्व ट्रेंड पारंपारिक Al2O3 आणि AlN सबस्ट्रेट्सची भविष्यातील भूमिका मर्यादित करतील, तर Si3N4 वर आधारित सबस्ट्रेट्स भविष्यात उच्च-कार्यक्षमता पॉवर मॉड्यूल्ससाठी डिझाइनरची निवड असतील.

उत्कृष्ट वाकण्याची ताकद, उच्च फ्रॅक्चर कडकपणा आणि चांगली थर्मल चालकता सिलिकॉन नायट्राइड (Si3Ni4) पॉवर इलेक्ट्रॉनिक सब्सट्रेट्ससाठी योग्य बनवते. सिरॅमिकची वैशिष्ट्ये आणि आंशिक डिस्चार्ज किंवा क्रॅक वाढ यासारख्या महत्त्वाच्या मूल्यांची तपशीलवार तुलना उष्णता चालकता आणि थर्मल सायकलिंग वर्तन यासारख्या अंतिम सब्सट्रेट वर्तनावर महत्त्वपूर्ण प्रभाव दर्शवते.