Samkvæmt fjölmiðlum árið 2025 er TSMC, sem nýtir sér margra ára reynslu sína í 12-tommu skúffuframleiðslu, að skipta út hefðbundnum keramikhvarfefnum með stórum-stærðar einkristal SiC. Kísilkarbíð efni er skipt í einkristalla SiC og fjölkristallað SiC, hið síðarnefnda vísar aðallega til SiC keramik.
Hefðbundin keramik undirlagsefni innihalda aðallega Al₂O₃, BeO, AlN og Si₃N4, en hvert um sig hefur sína galla: Al₂O₃ keramik hefur litla hitaleiðni; BeO keramik hefur hitastækkunarstuðul (CTE) sem er verulega frábrugðin Si og er mjög eitrað, sem takmarkar notkun þeirra; AlN keramik er dýrt og hefur lítinn styrk; Si₃N4 keramik hefur tiltölulega lága hitaleiðni. SiC keramik, með mikla hitaleiðni, mikla styrkleika, mikla hörku, háhitaþol, tæringarþol, CTE nálægt því sem Si, og hár niðurbrotssviðsstyrkur, er af vísindamönnum álitið sem tilvalið efni fyrir keramik undirlag.
Notkun einkristals SiC undirlags-
Undirlag fyrir IGBT pökkun
Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBT) eru mikilvæg há-afltæki í rafeindatækni, mikið notuð í rafknúnum farartækjum, járnbrautarflutningum, geimferðum, raforkuframleiðslu, snjallnetum og öðrum sviðum. Vegna mikils rekstrarstraums, hárrar skiptitíðni og þéttrar uppbyggingar mynda IGBT verulegan hita meðan á notkun stendur. Ef hann leysist ekki strax getur þessi hiti dregið úr skilvirkni tækisins, stytt endingartíma eða jafnvel valdið bilun í tækinu.
Hitinn sem myndast af IGBT-einingum er aðallega leiddur til húsnæðisins og dreift í gegnum kopar-húðað undirlagið, sem gerir undirlagið að lykilefni í hitaleiðni fyrir hitastjórnun. Varmaleiðni kopar-húðaðs undirlags ákvarðar beint hitaleiðni aflgjafans.
Eins og er, nota IGBT umbúðir enn keramik-undirstaða kopar-húðað undirlag, en keramikefni hafa yfirleitt litla hitaleiðni. Til dæmis er hitaleiðni Al₂O₃ keramik aðeins 20 W/(m·K), Si₃N4 keramik er 80 W/(m·K), og AlN keramik er 180 W/(m·K). Þar sem afl IGBT tæki heldur áfram að aukast, er keramik með lága hitaleiðni smám saman ekki að uppfylla kröfur um hitaleiðni flísar.
Einkristalt SiC AMB (Active Metal Brazing) kopar-húðað undirlag samanstendur af: eins-kristal SiC undirlagi, málmkoparlögum á bæði efri og neðri yfirborði og lóðafyllingarlagi milli SiC undirlagsins og koparlaganna. Einkristalla SiC undirlagið er gert úr hálf-einangrandi einskristal SiC efni með-há-einangrandi hætti.
Undirlag fyrir SiC Power Module Packaging
Í samanburði við kísil-einingar hafa SiC-afleiningar mun meiri aflþéttleika. Hins vegar eru SiC flísar minni og hafa meiri hitaflæðisþéttleika, sem gerir hitaleiðni að mikilvægu máli fyrir SiC afleiningar.
Sem stendur falla undirlag sem notað er fyrir rafeindatæki og ýmsar einingar í þrjá flokka: plastefni, keramik hvarfefni og málm-undirlag. Plastefni hvarfefni hafa hitaleiðni um það bil 1 W/(m·K), lélega hitaleiðni, hitaþol og áreiðanleika, og eru venjulega notuð fyrir stjórnborð. Undirlag sem byggir á málmi- hefur hitaleiðni sem er um það bil 2–6 W/(m·K) og eru aðallega notuð fyrir afleiningar sem eru metnar undir 600 V/50 A. Keramik undirlag hefur hitaleiðni á bilinu 20 til 170 W/(m·K) og eru almennt notuð fyrir mikla{{12} Si{13C straumseiningar.
Almennt notuð keramik hvarfefni eru Al₂O₃ og AlN hvarfefni. Við hitaáfallsprófanir myndar CTE ósamræmið milli keramik undirlagsins og SiC flísarinnar hitaálag á brúnum koparleiðarans og innan keramik undirlagsins. Þessi niðurbrot leiðir til sprungna sem hefur áhrif á umhverfisáreiðanleika SiC afleiningar og takmarkar endingartíma þeirra.