Miért nő a kereslet a nagy hővezető képességű SiC kerámiák iránt a félvezetőiparban?

Jelenlegszilícium-karbid (SiC)a hővezető kerámia anyagok kutatásának rendkívül aktív területe hazai és nemzetközi szinten egyaránt. Elméleti hővezető képességgel, amely bizonyos kristálytípusoknál akár 270 W/mK-t is elérhet,Sicaz egyik legjobban teljesítő a nem vezető anyagok terén. Alkalmazásai kiterjednek a félvezető eszközök hordozóira, a nagy hővezető képességű kerámia anyagokra, a félvezető-feldolgozásban használt fűtőelemekre és főzőlapokra, a nukleáris üzemanyaghoz használt kapszulaanyagokra és a kompresszorszivattyúk légmentes tömítéseire.

Hogy vanSzilícium-karbidA félvezetőiparban alkalmazzák?

A csiszolólapok és rögzítőelemek a félvezetőiparban a szilíciumlapkák gyártása során nélkülözhetetlen technológiai berendezések. Ha a csiszolólapok öntöttvasból vagy szénacélból készülnek, akkor általában rövid élettartammal és magas hőtágulási együtthatóval rendelkeznek. A szilícium lapkák feldolgozása során, különösen a nagy sebességű csiszolás vagy polírozás során, ezen csiszolólemezek kopása és termikus deformációja megnehezíti a szilícium lapkák síkságának és párhuzamosságának megőrzését. A szilícium-karbid kerámiából készült csiszolólapok azonban nagy keménységet és alacsony kopást mutatnak, és hőtágulási együtthatója közel megegyezik a szilícium lapkákéval, lehetővé téve a nagy sebességű csiszolást és polírozást.

Sőt, a szilíciumlapkák gyártása során magas hőmérsékletű hőkezelésre van szükség, gyakran szilícium-karbid szerelvények felhasználásával a szállításhoz. Ezek a lámpatestek ellenállnak a hőnek és a sérüléseknek, és gyémántszerű szénnel (DLC) vonhatók be a teljesítmény fokozása, az ostyák sérülésének mérséklése és a szennyeződés terjedésének megakadályozása érdekében. Ezen túlmenően a harmadik generációs széles sávú félvezető anyagok képviselőjeként a szilícium-karbid egykristályok olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a széles sávszélesség (körülbelül háromszorosa a szilíciuménak), magas hővezető képesség (kb. 3,3-szorosa a szilíciuménak vagy 10-szerese ennek). GaAs), nagy elektrontelítési sebesség (körülbelül 2,5-szerese a szilíciuménak) és nagy áttörési elektromos mező (körülbelül 10-szerese a szilíciuménak vagy ötszöröse a GaAs-énak). A szilícium-karbid eszközök kompenzálják a hagyományos félvezető anyagokból álló eszközök hiányosságait a gyakorlati alkalmazásokban, és fokozatosan az erősáramú félvezetők fő áramvonalává válnak.

Miért van igény a magas hővezetőképességre?Sic kerámiaHáborgó?

A folyamatos technológiai fejlődéssel a kereslet aszilícium-karbid kerámiaa félvezetőiparban gyorsan növekszik. A magas hővezető képesség kritikus mutatója a félvezető-gyártó berendezések alkatrészeiben való alkalmazásuknak, így a nagy hővezetőképesség kutatása.Sic kerámiakritikus. A rács oxigéntartalmának csökkentése, a sűrűség növelése és a második fázis eloszlásának ésszerű szabályozása a rácsban az elsődleges módszerek a rács hővezető képességének növelésére.szilícium-karbid kerámia.

Jelenleg a magas hővezető képességgel kapcsolatos kutatásokSic kerámiaKínában korlátozott, és jelentősen elmarad a globális szabványoktól. A jövő kutatási irányai a következők:

Az előkészítési folyamat kutatásának erősítéseSic kerámiaporok, mivel a nagy tisztaságú, alacsony oxigéntartalmú SiC por előállítása alapvető fontosságú a magas hővezetőképesség eléréséhezSic kerámia.

A szinterezési segédanyagok kiválasztásának és elméleti kutatásának fokozása.

Csúcskategóriás szinterező berendezések fejlesztése, mivel a szinterezési folyamat szabályozása az ésszerű mikrostruktúra elérése érdekében elengedhetetlen a magas hővezetőképesség eléréséhezSic kerámia.

Milyen intézkedésekkel lehet javítani a hővezető képességétSic kerámia?

A kulcs a hővezető képesség javításáhozSic kerámiacélja a fononszórási frekvencia csökkentése és a fononok átlagos szabad útjának növelése. Ez hatékonyan érhető el a porozitás és a szemcsehatár-sűrűség csökkentésévelSic kerámia, javítja a SiC szemcsehatárok tisztaságát, minimalizálja a szennyeződéseket vagy hibákat a SiC rácsban, és növeli a hőtranszport hordozókat a SiC-ben. Jelenleg a szinterezési segédanyagok típusának és tartalmának optimalizálása, valamint a magas hőmérsékletű hőkezelés az elsődleges intézkedések a hővezető képesség javítására.Sic kerámia.

A szinterezési segédanyagok típusának és tartalmának optimalizálása

A nagy hővezető képességű gyártás során gyakran adnak hozzá különféle szinterezési segédanyagokatSic kerámia. Ezen szinterelési segédanyagok típusa és tartalma jelentősen befolyásolja a hővezető képességétSic kerámia. Például az Al2O3 rendszer szinterezési segédanyagaiban lévő elemek, mint az Al vagy az O, könnyen feloldódhatnak a SiC rácsban, üresedéseket és hibákat hozva létre, ezáltal növelve a fononszórási frekvenciát. Továbbá, ha a szinterezési segédanyag-tartalom túl alacsony, előfordulhat, hogy az anyag nem sűrűsödik meg a szinterezés során, míg a magas szinterezési segédanyag-tartalom megnövekedett szennyeződésekhez és hibákhoz vezethet. A túlzott mennyiségű folyadékfázisú szinterezési segédanyagok szintén gátolhatják a SiC szemcsék növekedését, csökkentve a fononok átlagos szabad útját. Ezért a magas hővezetőképesség elérése érdekébenSic kerámia, minimálisra kell csökkenteni a szinterezési segédanyag-tartalmat a tömörítés biztosítása mellett, és olyan szinterezési segédanyagokat kell választani, amelyek nem könnyen oldódnak a SiC-rácsban.

Jelenleg melegen sajtoltSic kerámiaA BeO szinterezési segédanyagként történő felhasználása mutatják a legmagasabb szobahőmérsékletű hővezető képességet (270 W·m-1·K-1). A BeO azonban erősen mérgező és rákkeltő, ezért nem alkalmas laboratóriumi vagy ipari széleskörű felhasználásra. Az Y2O3-Al2O3 rendszer eutektikus pontja 1760 °C-on van, és ez egy gyakori folyadékfázisú szinterezési segédeszköz.Sic kerámia, de mivel az Al3+ könnyen oldódik a SiC-rácsban,Sic kerámiaEzzel a szinterelési segédeszközzel a szobahőmérsékletű hővezetőképesség 200 W·m-1·K-1 alatt van.

A ritkaföldfémek, mint az Y, Sm, Sc, Gd és La nem könnyen oldódnak a SiC-rácsban, és nagy oxigénaffinitásuk van, hatékonyan csökkentve a SiC-rács oxigéntartalmát. Ezért az Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) rendszert gyakran használják szinterezési segédanyagként a nagy hővezetőképességű (>200 W·m-1·K-1) előállításához.Sic kerámia. Például az Y2O3-Sc2O3 rendszerben az Y3+ és Si4+ közötti ioneltérés jelentős, ami megakadályozza a szilárd oldatok képződését. Az Sc oldhatósága a tiszta SiC-ben viszonylag alacsony 1800-2600 °C hőmérsékleten, körülbelül (2-3) × 10^17 atom·cm^-3.

A SiC kerámiák termikus tulajdonságai különböző szinterezési segédanyagokkal

Magas hőmérsékletű hőkezelés

Magas hőmérsékletű hőkezelésSic kerámiasegít megszüntetni a rácshibákat, a diszlokációkat és a maradék feszültséget, elősegítve egyes amorf struktúrák átalakulását kristályos struktúrákká és csökkentve a fononszórást. Ezenkívül a magas hőmérsékletű hőkezelés hatékonyan elősegíti a SiC szemcsék növekedését, végső soron javítva az anyag termikus tulajdonságait. Például 1950°C-on végzett magas hőmérsékletű hőkezelés után a hődiffúzivitása aSic kerámia83,03 mm2·s-1-ről 89,50 mm2·s-1-re, a szobahőmérsékletű hővezető képesség 180,94 W·m-1·K-1-ről 192,17 W·m-1·K-1-re nőtt. A magas hőmérsékletű hőkezelés jelentősen javítja a szinterezési segédanyagok deoxidációs képességét a SiC felületen és a rácson, és meghúzza a SiC szemcsekötéseket. Ebből következően a szobahőmérsékletű hővezető képességeSic kerámiamagas hőmérsékletű hőkezelés után jelentősen megnövekszik.**

Mi a Semicorexnél arra specializálódtunkSic kerámiaés más félvezetőgyártásban alkalmazott kerámia anyagok, ha kérdése van, vagy további részletekre van szüksége, forduljon hozzánk bizalommal.

Elérhetőség: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com