Mengatasi Tantangan Kepadatan Daya Tinggi dan Kegagalan Termal — Substrat Keramik Silikon Nitrida Memungkinkan Pengemasan Stabil untuk Semikonduktor Generasi Berikutnya

Seiring semikonduktor generasi ketiga seperti SiC, GaN, dan modul IGBT terus berkembang menuju kepadatan daya dan frekuensi switching yang lebih tinggi, pelanggan menghadapi tantangan yang meningkat dalam hal kegagalan termal dan keandalan perangkat. Di bawah operasi suhu tinggi dan arus tinggi, substrat alumina atau aluminium nitrida konvensional seringkali mengalami konduktivitas termal yang rendah dan kekuatan mekanik yang buruk, yang menyebabkan panas berlebih, kelelahan solder, atau delaminasi.

Substrat keramik silikon nitrida (Si₃N₄) dengan konduktivitas termal tinggi memberikan solusi terobosan. Diproduksi dari bubuk Si₃N₄ kemurnian tinggi melalui pembentukan presisi dan sintering di atas 2000°C, ia memberikan konduktivitas termal >80 W/(m·K), bersama dengan isolasi yang sangat baik, kehilangan dielektrik rendah, dan kekuatan lentur yang unggul.

Tidak seperti bahan konvensional, koefisien ekspansi termal silikon nitrida sangat cocok dengan chip silikon, mengurangi tegangan termal dan mencegah delaminasi. Ketangguhan patah yang tinggi dan ketahanan terhadap guncangan termalnya memastikan keandalan di bawah siklus pemanasan yang cepat dan operasi start-stop yang sering, secara signifikan memperpanjang masa pakai modul.

Substrat keramik silikon nitrida sekarang banyak diterapkan dalam modul penggerak motor EV, konverter traksi kereta api, sistem kontrol kereta api berkecepatan tinggi, dan unit daya pengisian cepat. Umpan balik pelanggan menunjukkan penurunan suhu sambungan hingga 15% dan peningkatan tiga kali lipat dalam masa pakai siklus termal dibandingkan dengan substrat tradisional.

Dengan konduktivitas termal yang tinggi, keandalan mekanik, dan isolasi listriknya, substrat keramik silikon nitrida telah menjadi bahan pilihan untuk pengemasan elektronik daya generasi berikutnya dan manajemen termal, mendukung sistem semikonduktor yang lebih aman, tahan lama, dan efisien.