Utilizações de substratos de nitreto de silício
Nos últimos anos, os dispositivos semicondutores estão a desenvolver-se na direção da alta potência, da alta frequência e da integração. Os dispositivos semicondutores de alta potência são amplamente utilizados na produção de energia eólica, na produção de energia solar fotovoltaica, em veículos eléctricos, na iluminação LED e noutros domínios. Como qualquer dispositivo semicondutor tem uma certa perda em funcionamento, a maior parte da perda é dissipada sob a forma de calor e provoca certas falhas no dispositivo. De acordo com as estatísticas, a falha do dispositivo causada pelo calor atinge os 55%.
Verifica-se que os substratos de nitreto de silício têm melhor condutividade térmica e propriedades mecânicas, elevado ponto de fusão, elevada dureza, elevada resistência ao desgaste, resistência à oxidação e outras vantagens, sendo os melhores materiais para dispositivos semicondutores topo de gama, especialmente para semicondutores de alta potência.
O substrato de nitreto de silício deve ter as seguintes caraterísticas
- Bom isolamento e resistência às avarias eléctricas;
- Elevada condutividade térmica: a condutividade térmica afecta diretamente as condições de funcionamento e a vida útil dos dispositivos semicondutores, a fraca dissipação de calor conduz a uma distribuição desigual do campo de temperatura, o que também aumenta consideravelmente o ruído dos dispositivos electrónicos;
- O coeficiente de expansão térmica é compatível com outros materiais da embalagem;
- Boas caraterísticas de alta frequência: baixa constante dieléctrica e baixa perda dieléctrica;
- Superfície lisa e espessura uniforme: facilita a impressão do circuito na superfície do substrato e garante a espessura uniforme do circuito impresso.
substrato de si3n4 utilizado em dispositivos semicondutores
Atualmente, os materiais de substrato habitualmente utilizados incluem principalmente: substrato cerâmico, substrato vitrocerâmico, diamante, substrato de resina, substrato de silício (Si) e materiais compostos de matriz metálica ou metálica.
Atualmente, os materiais de substrato cerâmico aplicados que foram postos em produção incluem principalmente óxido de berílio (BeO), alumina (Al2O3) e nitrito de alumínio (AlN). Com o desenvolvimento de dispositivos semicondutores de alta potência e alta frequência, foram estabelecidos requisitos mais elevados para a condutividade térmica e as propriedades mecânicas dos substratos isolantes cerâmicos. Atualmente, o nitreto de silício é reconhecido como o material de substrato cerâmico mais promissor, com elevada condutividade térmica e elevada fiabilidade, tanto no país como no estrangeiro. A condutividade térmica teórica do nitreto de silício monocristalino pode atingir mais de 400W- M-1 -K-1, o que tem potencial para se tornar um substrato de elevada condutividade térmica.
O Si3N4 tem três estruturas cristalinas: fase alfa, fase beta e fase gama. A fase e a fase, as formas mais comuns de Si3N4, são estruturas hexagonais e podem ser preparadas sob pressão normal. O substrato de nitreto de silício tem muitas propriedades excelentes, tais como grande dureza, alta resistência, pequeno coeficiente de expansão térmica, pequena fluência a alta temperatura, boa resistência à oxidação, bom desempenho de corrosão térmica, pequeno coeficiente de atrito e semelhante à superfície do metal lubrificado com óleo, etc. As cerâmicas Si3N4 são cerâmicas estruturais com as melhores propriedades globais.
Factores de influência dos materiais de substrato de nitreto de silício de elevada condutividade térmica
Influência do pó da matéria-prima
A matéria-prima em pó é um fator-chave que afecta as propriedades físicas e mecânicas da cerâmica, especialmente no caso do substrato de Si3N4 de elevada condutividade térmica, a pureza e a dimensão das partículas da matéria-prima em pó têm um impacto importante na condutividade térmica e nas propriedades mecânicas do Si3N4.
Influência dos auxiliares de sinterização.
O nitreto de silício pertence à construção de compostos covalentes fortes, confiando na difusão da fase sólida são difíceis de sinterizar a densidade necessária para adicionar aditivos de sinterização, como o estilo MgO, Al2O3, CaO e óxidos de terras raras, no processo de sinterização, os aditivos de sinterização podem ser adicionados com o óxido nativo na superfície dos pós de nitreto de silício, a formação de solução eutética de baixo ponto de fusão, usando o mecanismo de sinterização em fase líquida para realizar a densificação. Deve-se notar que nem todos os auxiliares de sinterização podem ter um bom efeito de sinterização. A chave para melhorar a condutividade térmica do si3N4 é selecionar o agente de sinterização adequado e formular um sistema de fórmula razoável. A SIDA de sinterização pode ser dividida em SIDA de sinterização por óxido e SIDA de sinterização sem óxido. Divide-se ainda em SIDA de sinterização de óxidos de terras raras (Y2O3, CeO, La2O3, Yb2O3) e SIDA de sinterização de CaO, MgO.
Fornecedor de substrato de Si3n4
Great Ceramic tem muitos anos de experiência em processamento de cerâmica de engenharia de precisão, e está empenhada em fornecer aos clientes excelentes produtos cerâmicos de nitreto de silício. Nós podemos fornecer substratos de nitreto de silício com uma espessura superior a 0,15 mm, e as especificações e tamanhos podem ser personalizados de acordo com as necessidades do cliente.
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