پاور الیکٹرانکس میں بہتر کارکردگی کے لیے سلیکن نائٹرائڈ سبسٹریٹس

آج کے پاور ماڈیول کے ڈیزائن بنیادی طور پر ایلومینیم آکسائیڈ (Al2O3) یا AlN سیرامک ​​پر مبنی ہیں، لیکن کارکردگی کے بڑھتے ہوئے مطالبات ڈیزائنرز کو جدید ترین سبسٹریٹ متبادلات پر غور کرنے پر مجبور کر رہے ہیں۔ ایک مثال xEV ایپلی کیشنز میں دیکھی جاتی ہے جہاں چپ کے درجہ حرارت میں 150°C سے 200°C تک اضافہ سوئچنگ کے نقصانات کو 10% تک کم کرتا ہے۔ مزید برآں، نئی پیکیجنگ ٹیکنالوجیز جیسے سولڈر اور وائر بانڈ فری ماڈیولز موجودہ سبسٹریٹس کو کمزور لنک بنا رہے ہیں۔

خصوصی اہمیت کا ایک اور اہم ڈرائیور سخت حالات جیسے ونڈ ٹربائنز کے ساتھ زندگی بھر کی ضرورت ہے۔ ونڈ ٹربائن میں تمام ماحولیاتی حالات میں ناکامی کے بغیر 15 سال کی متوقع زندگی ہوتی ہے، جس کی وجہ سے اس ایپلی کیشن کے ڈیزائنرز بہتر سبسٹریٹ ٹیکنالوجیز کو بھی تلاش کرتے ہیں۔

سبسٹریٹ کے بہتر اختیارات کے لیے تیسرا ڈرائیور SiC اجزاء کا ابھرتا ہوا استعمال ہے۔ پہلے ماڈیولز جو SiC اور آپٹمائزڈ پیکیجنگ کا استعمال کرتے ہوئے روایتی ماڈیولز کے مقابلے میں 40 سے 70% کے درمیان نقصان میں کمی کو ظاہر کرتے ہیں لیکن نئے پیکیجنگ طریقوں کی ضرورت بھی پیش کرتے ہیں، بشمول Si3N4 سبسٹریٹس۔ یہ تمام رجحانات روایتی Al2O3 اور AlN سبسٹریٹس کے مستقبل کے کردار کو محدود کر دیں گے، جبکہ Si3N4 پر مبنی سبسٹریٹس مستقبل میں اعلیٰ کارکردگی والے پاور ماڈیولز کے لیے ڈیزائنر کا انتخاب ہوں گے۔

بہترین موڑنے کی طاقت، ہائی فریکچر سختی، اور اچھی تھرمل چالکتا سلیکون نائٹرائڈ (Si3Ni4) کو پاور الیکٹرانک سبسٹریٹس کے لیے اچھی طرح سے موزوں بناتی ہے۔ سیرامک ​​کی خصوصیات اور کلیدی قدروں کا تفصیلی موازنہ جیسے جزوی خارج ہونے والے مادہ یا شگاف کی نشوونما سے حتمی سبسٹریٹ رویے جیسے حرارت کی چالکتا اور تھرمل سائیکلنگ کے رویے پر نمایاں اثر ظاہر ہوتا ہے۔