Usi del substrato di nitruro di silicio
Negli ultimi anni, i dispositivi a semiconduttore si stanno sviluppando nella direzione dell'alta potenza, dell'alta frequenza e dell'integrazione. I dispositivi a semiconduttore ad alta potenza sono ampiamente utilizzati nella generazione di energia eolica, nella generazione di energia solare fotovoltaica, nei veicoli elettrici, nell'illuminazione a LED e in altri campi. Ogni dispositivo a semiconduttore ha una certa perdita durante il funzionamento e la maggior parte della perdita viene dissipata sotto forma di calore, causando alcuni eventi di guasto del dispositivo. Secondo le statistiche, i guasti dei dispositivi causati dal calore sono pari a 55%.
Il substrato di nitruro di silicio presenta una migliore conducibilità termica e proprietà meccaniche, un elevato punto di fusione, un'alta durezza, un'elevata resistenza all'usura, una resistenza all'ossidazione e altri vantaggi e rappresenta il miglior materiale per i dispositivi a semiconduttore di fascia alta, in particolare per i semiconduttori ad alta potenza.
Il substrato di nitruro di silicio deve avere le seguenti caratteristiche:
- Buon isolamento e resistenza alla rottura elettrica;
- Elevata conduttività termica: la conduttività termica influisce direttamente sulle condizioni operative e sulla durata dei dispositivi a semiconduttore; una scarsa dissipazione del calore porta a una distribuzione non uniforme del campo di temperatura, aumentando notevolmente il rumore dei dispositivi elettronici;
- Il coefficiente di espansione termica è compatibile con gli altri materiali della confezione;
- Buone caratteristiche ad alta frequenza: bassa costante dielettrica e bassa perdita dielettrica;
- Superficie liscia e spessore uniforme: facilita la stampa del circuito sulla superficie del substrato e garantisce lo spessore uniforme del circuito stampato.
substrato si3n4 utilizzato nei dispositivi a semiconduttore
Attualmente, i materiali di substrato comunemente utilizzati includono principalmente: substrato ceramico, substrato in vetroceramica, diamante, substrato in resina, substrato in silicio (Si) e materiali compositi in metallo o a matrice metallica.
Attualmente, i materiali per substrati ceramici applicati che sono stati messi in produzione includono principalmente l'ossido di berillio (BeO), l'allumina (Al2O3) e il nitrito di alluminio (AlN). Con lo sviluppo dei dispositivi a semiconduttore verso l'alta potenza e l'alta frequenza, sono stati richiesti requisiti più elevati per la conducibilità termica e le proprietà meccaniche dei substrati isolanti in ceramica. Attualmente, il nitruro di silicio è riconosciuto come il materiale per substrati ceramici più promettente, con un'elevata conduttività termica e un'alta affidabilità, sia a livello nazionale che internazionale. La conducibilità termica teorica del nitruro di silicio monocristallino può raggiungere più di 400W- M-1 -K-1, con il potenziale di diventare un substrato ad alta conducibilità termica.
Il Si3N4 presenta tre strutture cristalline: fase alfa, fase beta e fase gamma. La fase e la fase, le forme più comuni di Si3N4, sono strutture esagonali e possono essere preparate a pressione normale. Il substrato di nitruro di silicio ha molte proprietà eccellenti, come la grande durezza, l'alta resistenza, il piccolo coefficiente di espansione termica, il piccolo creep ad alta temperatura, la buona resistenza all'ossidazione, le buone prestazioni di corrosione termica, il piccolo coefficiente di attrito e la somiglianza con la superficie del metallo lubrificato con olio, ecc. Le ceramiche Si3N4 sono ceramiche strutturali con le migliori proprietà globali.
Fattori di influenza dei materiali di substrato in nitruro di silicio ad alta conducibilità termica
Influenza della polvere della materia prima
La polvere della materia prima è un fattore chiave che influenza le proprietà fisiche e meccaniche della ceramica, in particolare per il substrato si3N4 ad alta conducibilità termica; la purezza e la dimensione delle particelle della polvere della materia prima hanno un impatto importante sulla conducibilità termica e sulle proprietà meccaniche del Si3N4.
Influenza degli ausiliari di sinterizzazione.
Il nitruro di silicio appartiene alla costruzione di forti composti covalenti, basandosi sulla diffusione della fase solida sono difficili da sinterizzare densità necessaria per aggiungere additivi di sinterizzazione, come lo stile MgO, Al2O3, CaO e ossidi di terre rare, nel processo di sinterizzazione, gli additivi di sinterizzazione possono essere aggiunti con l'ossido nativo sulla superficie delle polveri di nitruro di silicio, la formazione di soluzione eutettica a bassa fusione, utilizzando il meccanismo di sinterizzazione in fase liquida per realizzare la densificazione. Va notato che non tutti gli ausiliari di sinterizzazione possono avere un buon effetto di sinterizzazione. La chiave per migliorare la conducibilità termica del si3N4 è selezionare l'agente di sinterizzazione appropriato e formulare un sistema di formule ragionevole. Gli AIDS per la sinterizzazione possono essere suddivisi grossolanamente in AIDS per la sinterizzazione di ossidi e AIDS per la sinterizzazione di non ossidi. Si divide inoltre in AIDS di sinterizzazione di ossidi di terre rare (Y2O3, CeO, La2O3, Yb2O3) e AIDS di sinterizzazione di CaO, MgO.
Fornitore del substrato Si3n4
Great Ceramic vanta molti anni di esperienza nella lavorazione di ceramiche di ingegneria di precisione e si impegna a fornire ai clienti eccellenti prodotti ceramici al nitruro di silicio. Siamo in grado di fornire substrati di nitruro di silicio con uno spessore superiore a 0,15 mm e le specifiche e le dimensioni possono essere personalizzate in base alle esigenze del cliente.
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