Hva er silisiumnitrid

Silisiumnitrid (Si3N4)er et nøkkelmateriale i utviklingen av avansert strukturell keramikk med høy temperatur. Kjent for sine eksepsjonelle egenskaper som motstand mot høye temperaturer, slitestyrke, lav tetthet, høy styrke og hardhet, har den fått et rykte som "den allsidige mester i materialverdenen." Disse unike egenskapene har gjort silisiumnitridkeramikk uunnværlig i en rekke banebrytende felt, inkludert maskinteknikk, romfart, nasjonalt forsvar, halvlederteknologi og til og med biomedisinske applikasjoner.

Silisiumnitrider en uorganisk, ikke-metallisk forbindelse sammensatt av Si-N tetraedriske enheter, karakterisert ved en sterk kovalent binding mellom atomer. Den høye bindingsstyrken mellom silisium og nitrogenatomer gir Si3N4 enestående mekaniske egenskaper, inkludert overlegen hardhet og utmerket slitestyrke. Keramikken viser sterk bøye- og kompresjonsmotstand, noe som gjør den svært holdbar i krevende miljøer. Imidlertid resulterer den samme sterke kovalente bindingen som gir silisiumnitrid sin styrke også i begrenset plastisk deformasjon, noe som betyr at krystallstrukturen har svært få slipsystemer. Dette gir silisiumnitrid en sprø natur, noe som gjør det mer utsatt for brudd under stress.

En av de viktigste fordelene medsilisiumnitrider dens sterke kjemiske stabilitet, som stammer fra den romlige nettverksstrukturen dannet av silisiumnitrid tetraedriske enheter. Dette gjør det svært motstandsdyktig mot de fleste uorganiske syrer og baser, bortsett fra flussyre, som kan korrodere materialet. Denne kjemiske robustheten øker påliteligheten i tøffe kjemiske miljøer, og utvider dens potensielle anvendelse i kritiske industrier ytterligere.

Silisiumnitrid krystallstrukturer

Silisiumnitrideksisterer i tre forskjellige krystallstrukturer: α-fasen, β-fasen og γ-fasen. Blant disse er α- og β-fasene de mest observerte og brukte formene av Si3N4, som begge tilhører det sekskantede krystallsystemet. Den stabile nettverksstrukturen til disse fasene er ansvarlig for de utmerkede mekaniske og termiske egenskapene som gjør silisiumnitridkeramikk ideell for en rekke bruksområder.

β-fasen (β-Si3N4) er spesielt viktig i tekniske applikasjoner på grunn av dens overlegne ytelse under høye temperaturer og kjemisk motstand. Det er den mest brukte krystallformen i bransjer som romfart, forsvar og maskinteknikk. For eksempel brukes β-Si3N4 til produksjon av høyytelses keramiske motordeler, rotorer og statorer for gassturbiner, og mekaniske tetningsringer, hvor dens selvsmørende egenskaper og høye holdbarhet under ekstreme forhold er høyt verdsatt.

I kontrast er γ-fasen (γ-Si3N4) en mye mindre vanlig form for silisiumnitrid som bare kan syntetiseres under høye temperaturer og høytrykksforhold. Som et resultat har forskning på silisiumnitridstrukturer først og fremst fokusert på α- og β-fasene.

Høy termisk ledningsevneSilisiumnitrid keramiske substrater

Ettersom elektronikkindustrien fortsetter å utvikle seg mot større systemisering, intelligens og integrasjon, øker kravene til halvlederenheter raskt. Med økende inngangseffekt til elektroniske brikker og tettere kretsløp, blir varmen som genereres under drift en betydelig utfordring. Effektiv varmespredning har blitt en kritisk faktor for å forbedre den generelle ytelsen og effektiviteten til halvlederenheter, og det er her silisiumnitrid spiller en viktig rolle.

Silisiumnitrids høye teoretiske termiske ledningsevne, kombinert med utmerket elektrisk isolasjon og motstand mot oksidasjon, gjør det til et ideelt materiale for høyeffekts elektronisk emballasjesubstrater. I tillegg samsvarer dens termiske ekspansjonskoeffisient nøye med materialene som brukes i halvlederbrikker, noe som sikrer strukturell integritet og minimerer termisk stress under drift. Disse egenskapene muliggjør produksjon av høyytelsessubstrater for varmeavledning i applikasjoner som høyhastighetskretser, IGBT-er (Insulated Gate Bipolar Transistors), LG (Light Guides) og CPV (Concentrated Photovoltaic)-systemer.

Silisiumnitrids evne til å spre varme effektivt, samtidig som den opprettholder elektrisk isolasjon og mekanisk stabilitet, er avgjørende for enheter som håndterer store mengder strøm. Dens utmerkede ytelse på disse områdene sikrer ikke bare pålitelig drift av krafthalvledere, men bidrar også til miniatyrisering og effektivitet av moderne elektroniske systemer.

Konklusjon

Oppsummert, silisiumnitrids unike kombinasjon av styrke, varmebestandighet, kjemisk stabilitet og termisk ledningsevne gjør det til et uunnværlig materiale i en rekke høyytelsesapplikasjoner. Fra bruken i romfart og forsvar for produksjon av holdbare komponenter med høy temperatur, til sin rolle i å løse varmespredningsutfordringer i høyeffekts halvlederenheter, fortsetter silisiumnitrid å være en viktig aktør i utviklingen av moderne teknologier. Ettersom forskningen fortsetter å utforske egenskapene og potensialet, er silisiumnitrid klar til å forbli en mester i verden av avanserte materialer.

Semicorex tilbyr høy kvalitetSiN-substrat. Hvis du har spørsmål eller trenger ytterligere detaljer, ikke nøl med å ta kontakt med oss.

Kontakt telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com