Substrats céramiques à faible perte diélectrique et à haute résistance au nitrure de silicium Le choix préféré pour les emballages de semi-conducteurs de nouvelle génération

Alors que les technologies SiC (carbure de silicium) et GaN (nitrure de gallium) continuent de remodeler l'industrie de l'électronique de puissance, la demande de matériaux d'emballage fiables et performants augmente. Les substrats en céramique de nitrure de silicium (Si₃N₄), caractérisés par de faibles pertes diélectriques, une haute résistance à l'isolation et une ténacité mécanique exceptionnelle, sont devenus un choix de premier plan pour les applications de modules de puissance avancés.

Fabriqué à partir de poudre de Si₃N₄ de haute pureté et fritté au-dessus de 2000°C, le substrat en céramique de nitrure de silicium atteint une constante diélectrique inférieure à 8 et une tangente de perte (tanδ) <0,001, garantissant une perte d'énergie minimale à haute fréquence. Avec une résistance à la flexion supérieure à 800 MPa et une résistance exceptionnelle aux chocs thermiques, le substrat maintient son intégrité structurelle même dans des conditions de cyclage thermique difficiles.

Pour les modules à semi-conducteurs haute puissance tels que les IGBT, les MOSFET et les dispositifs SiC, la faible propriété diélectrique assure une transmission efficace du signal, tandis que la haute résistance mécanique améliore la fiabilité et la résistance aux vibrations. Comparés à l'alumine et au nitrure d'aluminium, les substrats Si₃N₄ combinent une conductivité thermique élevée (>80W/m·K) avec une ténacité à la rupture supérieure, ce qui les rend idéaux pour les systèmes d'entraînement de véhicules électriques, les unités de contrôle de traction ferroviaire et les modules de recharge rapide.

Aujourd'hui, les substrats en céramique de nitrure de silicium sont largement utilisés dans les systèmes de contrôle de moteurs à énergie nouvelle, les onduleurs industriels, les modules de conversion de puissance et les amplificateurs de stations de base 5G, offrant une isolation stable et une dissipation thermique efficace. Avec leur équilibre inégalé de performances thermiques, électriques et mécaniques, les substrats Si₃N₄ redéfinissent les normes de l'emballage des semi-conducteurs de nouvelle génération.