Hvad er siliciumnitrid

Siliciumnitrid (Si3N4)er et nøglemateriale i udviklingen af ​​avanceret højtemperatur-strukturkeramik. Kendt for sine enestående egenskaber såsom modstandsdygtighed over for høje temperaturer, slidstyrke, lav tæthed, høj styrke og hårdhed, har den fået et ry som "den alsidige mester i materialeverdenen." Disse unikke egenskaber har gjort siliciumnitridkeramik uundværlig inden for en række banebrydende områder, herunder maskinteknik, rumfart, nationalt forsvar, halvlederteknologi og endda biomedicinske applikationer.

Siliciumnitrider en uorganisk, ikke-metallisk forbindelse sammensat af Si-N tetraedriske enheder, karakteriseret ved en stærk kovalent binding mellem atomer. Den høje bindingsstyrke mellem silicium og nitrogenatomer giver Si3N4 enestående mekaniske egenskaber, herunder overlegen hårdhed og fremragende slidstyrke. Dens keramik viser stærk bøjnings- og kompressionsmodstand, hvilket gør den meget holdbar i krævende miljøer. Men den samme stærke kovalente binding, der giver siliciumnitrid sin styrke, resulterer også i begrænset plastisk deformation, hvilket betyder, at krystalstrukturen har meget få slipsystemer. Dette giver siliciumnitrid en skør natur, hvilket gør det mere udsat for brud under stress.

En af de vigtigste fordele vedsiliciumnitrider dens stærke kemiske stabilitet, der stammer fra den rumlige netværksstruktur, der dannes af siliciumnitrid tetraedriske enheder. Dette gør det meget modstandsdygtigt over for de fleste uorganiske syrer og baser, bortset fra flussyre, som kan korrodere materialet. Denne kemiske robusthed øger dens pålidelighed i barske kemiske miljøer, hvilket yderligere udvider dens potentielle anvendelser i kritiske industrier.

Siliciumnitrid krystalstrukturer

Siliciumnitrideksisterer i tre forskellige krystalstrukturer: α-fasen, β-fasen og γ-fasen. Blandt disse er α- og β-faserne de mest almindeligt observerede og anvendte former for Si3N4, som begge tilhører det sekskantede krystalsystem. Den stabile netværksstruktur af disse faser er ansvarlig for de fremragende mekaniske og termiske egenskaber, der gør siliciumnitridkeramik ideel til en række forskellige anvendelser.

β-fasen (β-Si3N4) er særlig vigtig i tekniske applikationer på grund af dens overlegne ydeevne under høje temperaturer og kemisk resistens. Det er den mest udbredte krystalform i industrier som rumfart, forsvar og maskinteknik. For eksempel bruges β-Si3N4 til fremstilling af højtydende keramiske motordele, rotorer og statorer til gasturbiner og mekaniske tætningsringe, hvor dens selvsmørende egenskaber og høje holdbarhed under ekstreme forhold værdsættes højt.

I modsætning hertil er γ-fasen (γ-Si3N4) en meget mindre almindelig form for siliciumnitrid, der kun kan syntetiseres under høje temperaturer og høje trykforhold. Som følge heraf har forskning i siliciumnitridstrukturer primært fokuseret på α- og β-faserne.

Høj termisk ledningsevneSiliciumnitrid keramiske substrater

Efterhånden som elektronikindustrien fortsætter med at udvikle sig mod større systemisering, intelligens og integration, er kravene til halvlederenheder hastigt stigende. Med stigende indgangseffekt til elektroniske chips og tættere pakkede kredsløb bliver den varme, der genereres under drift, en betydelig udfordring. Effektiv varmeafledning er blevet en kritisk faktor for at forbedre den samlede ydeevne og effektivitet af halvlederenheder, og det er her, siliciumnitrid spiller en afgørende rolle.

Siliciumnitrids høje teoretiske termiske ledningsevne, kombineret med fremragende elektrisk isolering og modstandsdygtighed over for oxidation, gør det til et ideelt materiale til højeffekt elektronisk emballagesubstrater. Derudover svarer dens termiske udvidelseskoefficient tæt til materialerne, der bruges i halvlederchips, hvilket sikrer strukturel integritet og minimerer termisk stress under drift. Disse egenskaber muliggør produktion af højtydende substrater til varmeafledning i applikationer såsom højhastighedskredsløb, IGBT'er (Insulated Gate Bipolar Transistors), LG (Light Guides) og CPV (Concentrated Photovoltaic) systemer.

Siliciumnitrids evne til at sprede varme effektivt, samtidig med at den elektriske isolering og mekanisk stabilitet bevares, er afgørende for enheder, der håndterer store mængder strøm. Dens fremragende ydeevne på disse områder sikrer ikke kun pålidelig drift af effekthalvledere, men bidrager også til miniaturisering og effektivitet af moderne elektroniske systemer.

Konklusion

Sammenfattende gør siliciumnitrids unikke kombination af styrke, varmebestandighed, kemisk stabilitet og termisk ledningsevne det til et uundværligt materiale i en række højtydende applikationer. Fra dets brug i rumfart og forsvar til fremstilling af holdbare højtemperaturkomponenter til dets rolle i løsningen af ​​varmeafledningsudfordringer i højeffekthalvlederenheder, fortsætter siliciumnitrid med at være en vigtig aktør i udviklingen af ​​moderne teknologier. Mens forskning fortsætter med at udforske dets egenskaber og potentiale, er siliciumnitrid klar til at forblive en mester i verden af ​​avancerede materialer.

Semicorex tilbyder høj kvalitetSiN substrat. Hvis du har spørgsmål eller brug for yderligere detaljer, så tøv ikke med at kontakte os.

Kontakt telefon # +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com