Mi az a szilícium-nitrid

Szilícium-nitrid (Si3N4)kulcsfontosságú anyag a fejlett, magas hőmérsékletű szerkezeti kerámiák fejlesztésében. Kivételes tulajdonságairól ismert, mint például a magas hőmérséklet-állóság, a kopásállóság, az alacsony sűrűség, a nagy szilárdság és a keménység, ezért az "anyagvilág sokoldalú bajnokaként" szerzett hírnevet. Ezek az egyedi jellemzők a szilícium-nitrid kerámiát nélkülözhetetlenné tették számos élvonalbeli területen, beleértve a gépészetet, a repülést, a honvédelmet, a félvezető technológiát és még az orvosbiológiai alkalmazásokat is.

Szilícium-nitridegy szervetlen, nem fémes vegyület, amely Si-N tetraéderes egységekből áll, és erős kovalens kötés jellemzi az atomok között. A szilícium- és nitrogénatomok közötti nagy kötési szilárdság a Si3N4-nek kiemelkedő mechanikai tulajdonságokat biztosít, beleértve a kiváló keménységet és a kiváló kopásállóságot. Kerámiája erős hajlítási és nyomószilárdságot mutat, így rendkívül tartós az igényes környezetben. Ugyanaz az erős kovalens kötés azonban, amely a szilícium-nitrid szilárdságát kölcsönzi, korlátozott képlékeny deformációt is eredményez, ami azt jelenti, hogy a kristályszerkezetnek nagyon kevés csúszórendszere van. Ez törékennyé teszi a szilícium-nitridet, és hajlamosabbá teszi a feszültség hatására bekövetkező törésre.

Az egyik legfontosabb előnyeszilícium-nitriderős kémiai stabilitása, amely a szilícium-nitrid tetraéderes egységek által alkotott térhálózati struktúrából adódik. Ez rendkívül ellenállóvá teszi a legtöbb szervetlen savval és bázissal szemben, kivéve a hidrogén-fluoridot, amely korrodálhatja az anyagot. Ez a kémiai robusztusság növeli a megbízhatóságot a kemény vegyi környezetben, tovább bővítve potenciális alkalmazási lehetőségeit a kritikus iparágakban.

Szilícium-nitrid kristályszerkezetek

Szilícium-nitridhárom különböző kristályszerkezetben létezik: α-fázisban, β-fázisban és γ-fázisban. Ezek közül az α és a β fázis a leggyakrabban megfigyelt és használt Si3N4 formái, mindkettő a hatszögletű kristályrendszerhez tartozik. E fázisok stabil hálózati szerkezete felelős a kiváló mechanikai és termikus tulajdonságokért, amelyek ideálissá teszik a szilícium-nitrid kerámiákat különféle alkalmazásokhoz.

A β-fázis (β-Si3N4) különösen fontos a mérnöki alkalmazásokban, mivel kiváló teljesítményt nyújt magas hőmérsékleten és vegyszerálló. Ez a legszélesebb körben használt kristályforma az olyan iparágakban, mint a repülőgépipar, a védelem és a gépipar. A β-Si3N4-et például nagy teljesítményű kerámia motoralkatrészek, gázturbinák forgórészei és állórészei, valamint mechanikus tömítőgyűrűk gyártására használják, ahol nagyra értékelik önkenő tulajdonságait és extrém körülmények között fennálló tartósságát.

Ezzel szemben a γ-fázis (γ-Si3N4) a szilícium-nitrid sokkal kevésbé elterjedt formája, amely csak magas hőmérsékleten és nagy nyomáson állítható elő. Ennek eredményeként a szilícium-nitrid szerkezetekkel kapcsolatos kutatások elsősorban az α és β fázisokra összpontosítottak.

Magas hővezetőképességSzilícium-nitrid kerámia szubsztrátumok

Ahogy az elektronikai ipar folyamatosan fejlődik a rendszerezés, az intelligencia és az integráció felé, a félvezető eszközökkel szembeni igények gyorsan nőnek. Az elektronikus chipek bemeneti teljesítményének növekedésével és az áramkörök sűrűbbé válásával a működés közben keletkező hő jelentős kihívást jelent. A hatékony hőelvezetés kritikus tényezővé vált a félvezető eszközök általános teljesítményének és hatékonyságának javításában, és itt játszik létfontosságú szerepet a szilícium-nitrid.

A szilícium-nitrid magas elméleti hővezető képessége, valamint kiváló elektromos szigetelése és oxidációval szembeni ellenállása ideális anyaggá teszi a nagy teljesítményű elektronikus csomagolóanyagokhoz. Ezenkívül a hőtágulási együtthatója szorosan megegyezik a félvezető chipekben használt anyagokéval, így biztosítja a szerkezeti integritást és minimalizálja a hőfeszültséget a működés során. Ezek a tulajdonságok lehetővé teszik a nagy teljesítményű szubsztrátumok előállítását a hőelvezetéshez olyan alkalmazásokban, mint a nagy sebességű áramkörök, az IGBT-k (szigetelt kapu bipoláris tranzisztorok), az LG (Light Guides) és a CPV (koncentrált fotovoltaikus) rendszerek.

A szilícium-nitrid hatékony hőelvezetési képessége, miközben megőrzi az elektromos szigetelést és a mechanikai stabilitást, elengedhetetlen a nagy teljesítményt kezelő eszközök számára. Ezeken a területeken nyújtott kiváló teljesítménye nemcsak a teljesítmény-félvezetők megbízható működését biztosítja, hanem hozzájárul a modern elektronikai rendszerek miniatürizálásához és hatékonyságához is.

Következtetés

Összefoglalva, a szilícium-nitrid szilárdság, hőállóság, kémiai stabilitás és hővezető képesség egyedülálló kombinációja nélkülözhetetlen anyaggá teszi számos nagy teljesítményű alkalmazásban. A repülésben és a védelemben tartós, magas hőmérsékletű alkatrészek gyártására való felhasználásától kezdve a nagy teljesítményű félvezető eszközök hőelvezetési kihívásainak megoldásában betöltött szerepéig a szilícium-nitrid továbbra is létfontosságú szereplő a modern technológiák fejlődésében. Ahogy a kutatás tovább kutatja tulajdonságait és lehetőségeit, a szilícium-nitrid készen áll arra, hogy bajnok maradjon a fejlett anyagok világában.

A Semicorex kiváló minőséget kínálSiN szubsztrát. Ha kérdése van, vagy további részletekre van szüksége, kérjük, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk.

Telefonszám: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com