Kodėl puslaidininkių pramonėje didėja didelio šilumos laidumo SiC keramikos paklausa?

Šiuo metusilicio karbidas (SiC)yra labai aktyvi šilumai laidžių keraminių medžiagų tyrimų sritis tiek šalyje, tiek tarptautiniu mastu. Teorinis šilumos laidumas, kuris tam tikrų tipų kristalams gali siekti iki 270 W/mK,SiCyra vienas geriausių nelaidžių medžiagų gamintojų. Jo taikymas apima puslaidininkinių įrenginių pagrindą, didelio šilumos laidumo keramines medžiagas, puslaidininkių apdorojimo šildytuvus ir kaitlentes, branduolinio kuro kapsulines medžiagas ir kompresorių siurblių sandariklius.

Kaip yraSilicio karbidasTaikoma puslaidininkių pramonėje?

Šlifavimo plokštės ir tvirtinimo elementai yra esminė proceso įranga gaminant silicio plokšteles puslaidininkių pramonėje. Jei šlifavimo plokštės yra pagamintos iš ketaus arba anglinio plieno, jos paprastai turi trumpą tarnavimo laiką ir aukštą šiluminio plėtimosi koeficientą. Apdorojant silicio plokšteles, ypač šlifuojant ar poliruojant dideliu greičiu, dėl šių šlifavimo plokščių susidėvėjimo ir terminės deformacijos sunku išlaikyti silicio plokštelių plokštumą ir lygiagretumą. Tačiau iš silicio karbido keramikos pagamintos šlifavimo plokštės pasižymi dideliu kietumu ir mažu nusidėvėjimu, o šiluminio plėtimosi koeficientas labai panašus į silicio plokštelių, todėl galima šlifuoti ir poliruoti dideliu greičiu.

Be to, silicio plokštelių gamyboje reikalingas aukštos temperatūros terminis apdorojimas, dažnai transportuojant naudojant silicio karbido armatūra. Šie šviestuvai yra atsparūs karščiui ir pažeidimams ir gali būti padengti deimantą primenančia anglimi (DLC), kad pagerintų veikimą, sumažintų plokštelių pažeidimus ir užkirstų kelią užteršimo sklaidai. Be to, kaip trečiosios kartos plačiajuosčio tarpo puslaidininkinių medžiagų atstovas, silicio karbido pavieniai kristalai pasižymi tokiomis savybėmis kaip platus pralaidumas (maždaug tris kartus didesnis nei silicio), didelis šilumos laidumas (apie 3,3 karto didesnis nei silicio arba 10 kartų didesnis nei silicio). GaAs), didelis elektronų soties greitis (maždaug 2,5 karto didesnis nei silicio) ir didelis elektrinis laukas (maždaug 10 kartų didesnis nei silicio arba penkis kartus didesnis nei GaAs). Silicio karbido prietaisai kompensuoja tradicinių puslaidininkinių medžiagų prietaisų trūkumus praktiškai ir palaipsniui tampa pagrindiniais galios puslaidininkių sritimi.

Kodėl reikalingas didelis šilumos laidumas?SiC keramikaŠuoliais?

Dėl nuolatinės technologinės pažangos, paklausasilicio karbido keramikapuslaidininkių pramonėje sparčiai auga. Didelis šilumos laidumas yra kritinis jų taikymo puslaidininkių gamybos įrangos komponentuose rodiklis, todėl tiriamas didelis šilumos laidumas.SiC keramikalemiamas. Deguonies kiekio gardelėse mažinimas, tankio didinimas ir racionalus antrosios fazės pasiskirstymo gardelėje kontrolė yra pagrindiniai būdai, kaip padidinti gardelės šilumos laidumą.silicio karbido keramika.

Šiuo metu atliekami didelio šilumos laidumo tyrimaiSiC keramikaKinijoje yra ribotas ir gerokai atsilieka nuo pasaulinių standartų. Ateities tyrimų kryptys apima:

Paruošimo proceso stiprinimasSiC keramikamilteliai, nes didelio grynumo, mažai deguonies turinčių SiC miltelių paruošimas yra būtinas norint pasiekti aukštą šilumos laidumąSiC keramika.

Sukepinimo pagalbinių priemonių atrankos ir teorinių tyrimų tobulinimas.

Aukštos klasės sukepinimo įrangos kūrimas, nes sukepinimo proceso reguliavimas, norint gauti pagrįstą mikrostruktūrą, yra būtinas norint pasiekti aukštą šilumos laidumąSiC keramika.

Kokios priemonės gali pagerinti šilumos laidumąSiC keramika?

Raktas siekiant pagerinti šilumos laidumąSiC keramikayra sumažinti fononų sklaidos dažnį ir padidinti vidutinį laisvąjį fononų kelią. Tai galima veiksmingai pasiekti sumažinus poringumą ir grūdelių ribos tankįSiC keramika, didinant SiC grūdelių ribų grynumą, sumažinant SiC grotelių priemaišas ar defektus ir padidinant šiluminio transportavimo nešiklius SiC. Šiuo metu sukepinimo pagalbinių medžiagų tipo ir kiekio optimizavimas bei terminis apdorojimas aukštoje temperatūroje yra pagrindinės priemonės šilumos laidumui padidinti.SiC keramika.

Sukepinimo pagalbinių priemonių tipo ir turinio optimizavimas

Rengiant didelio laidumo šilumą, dažnai pridedamos įvairios sukepinimo priemonėsSiC keramika. Šių sukepinimo pagalbinių medžiagų tipas ir turinys daro didelę įtaką šilumos laidumuiSiC keramika. Pavyzdžiui, tokie elementai kaip Al arba O, esantys Al2O3 sistemos sukepinimo priemonėse, gali lengvai ištirpti SiC gardelėse, sukurdami laisvų vietų ir defektų, taip padidindami fononų sklaidos dažnį. Be to, jei pagalbinės sukepinimo medžiagos kiekis yra per mažas, medžiaga sukepinimo metu gali nesutankėti, o dėl didelio sukepinimo pagalbinės medžiagos kiekio gali padidėti priemaišų ir defektų. Pernelyg didelės skystosios fazės sukepinimo priemonės taip pat gali slopinti SiC grūdelių augimą, sumažindamos fonono vidutinį laisvą kelią. Todėl norint pasiekti aukštą šilumos laidumąSiC keramika, būtina kuo labiau sumažinti sukepinimo pagalbinės medžiagos kiekį, tuo pačiu užtikrinant tankinimą, ir parinkti pagalbines sukepinimo priemones, kurios sunkiai tirpsta SiC gardelėje.

Šiuo metu karšto spaudimoSiC keramikaNaudojant BeO kaip sukepinimo pagalbinę priemonę, kambario temperatūros šilumos laidumas yra didžiausias (270 W·m-1·K-1). Tačiau BeO yra labai toksiškas ir kancerogeniškas, todėl jis netinkamas plačiai naudoti laboratorijose ar pramonėje. Y2O3-Al2O3 sistemos eutektinis taškas yra 1760 °C temperatūroje ir yra įprasta skystosios fazės sukepinimo priemonė.SiC keramika, bet kadangi Al3+ lengvai ištirpsta į SiC gardelę,SiC keramikaNaudojant šią sistemą kaip pagalbinę sukepinimo priemonę, šilumos laidumas kambario temperatūroje yra mažesnis nei 200 W·m-1·K-1.

Retųjų žemių elementai, tokie kaip Y, Sm, Sc, Gd ir La, sunkiai tirpsta SiC gardelėje ir turi didelį afinitetą deguoniui, efektyviai sumažindami deguonies kiekį SiC gardelėje. Todėl Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) sistema dažniausiai naudojama kaip pagalbinė sukepinimo priemonė ruošiant aukštą šilumos laidumą (>200 W·m-1·K-1)SiC keramika. Pavyzdžiui, Y2O3-Sc2O3 sistemoje joninis nuokrypis tarp Y3+ ir Si4+ yra reikšmingas, neleidžiantis susidaryti kietiems tirpalams. Sc tirpumas gryname SiC yra santykinai mažas 1800–2600 °C temperatūroje, maždaug (2–3) × 10^17 atomų·cm^-3.

SiC keramikos su įvairiomis sukepinimo priemonėmis šiluminės savybės

Aukštos temperatūros terminis apdorojimas

Aukštos temperatūros terminis apdorojimasSiC keramikapadeda pašalinti gardelės defektus, išnirimus ir liekamąjį įtempimą, skatina kai kurių amorfinių struktūrų virsmą kristalinėmis struktūromis ir sumažina fononų sklaidą. Be to, terminis apdorojimas aukštoje temperatūroje veiksmingai skatina SiC grūdelių augimą ir galiausiai pagerina medžiagos šilumines savybes. Pavyzdžiui, po terminio apdorojimo aukštoje temperatūroje 1950 °C temperatūroje, šiluminė difuzijaSiC keramikapadidėjo nuo 83,03 mm2·s-1 iki 89,50 mm2·s-1, o kambario temperatūros šilumos laidumas padidėjo nuo 180,94 W·m-1·K-1 iki 192,17 W·m-1·K-1. Aukštos temperatūros terminis apdorojimas žymiai pagerina SiC paviršiaus ir grotelių sukepinimo priemonių deoksidacijos galimybes ir sugriežtina SiC grūdelių jungtis. Vadinasi, kambario temperatūros šilumos laidumasSiC keramikapo terminio apdorojimo aukštoje temperatūroje labai sustiprėja.**

Mes, Semicorex, specializuojamėsSiC keramikair kitos keraminės medžiagos, naudojamos puslaidininkių gamyboje, jei turite klausimų ar reikia papildomos informacijos, nedvejodami susisiekite su mumis.

Telefonas pasiteirauti: +86-13567891907

paštas: sales@semicorex.com