Cosa sono la ceramica in carburo di silicio?

Nel settore dei semiconduttori in forte espansione di oggi, i componenti in ceramica a semiconduttore hanno ottenuto una posizione vitale nelle apparecchiature a semiconduttore a causa delle loro proprietà uniche. Approfondiamo questi componenti critici.

Ⅰ.Quali materiali vengono utilizzati nei componenti ceramici a semiconduttore?

(1) ‌alumina ceramics (al₂o₃) ‌

Le ceramiche di allumina sono il "cavallo di battaglia" per la produzione di componenti in ceramica. Presentano eccellenti proprietà meccaniche, punti di fusione ultra-alta e durezza, resistenza alla corrosione, forte stabilità chimica, elevata resistività e isolamento elettrico superiore. Sono comunemente usati per fabbricare piastre di lucidatura, manichini a vuoto, bracci in ceramica e parti simili.

(2) ceramica di nitruro di ‌aluminum (ALN) ‌

La ceramica di nitruro di alluminio dispone di alta conducibilità termica, un coefficiente di espansione termica che corrisponde a quello del silicio e costante e perdita dielettrica bassa. Con vantaggi come elevato punto di fusione, durezza, conducibilità termica e isolamento, sono utilizzati principalmente in substrati che si dissipano il calore, ugelli ceramici e manichini elettrostatici.

(3) ‌yttia ceramics (y₂o₃) ‌

La ceramica di YTTRIA vanta un elevato punto di fusione, eccellente stabilità chimica e fotochimica, bassa energia fonone, alta conducibilità termica e buona trasparenza. Nell'industria dei semiconduttori, sono spesso combinati con ceramiche di allumina, ad esempio i rivestimenti di ytttria vengono applicati alla ceramica di allumina per produrre finestre in ceramica.

(4) ‌Silicon Nitride Ceramics (Si₃n₄) ‌

Le ceramiche di nitruro di silicio sono caratterizzate da un elevato punto di fusione, una durezza eccezionale, stabilità chimica, una bassa coefficiente di espansione termica, un'elevata conduttività termica e una forte resistenza alle shock termiche. Mantengono un'eccezionale resistenza all'impatto e resistenza al di sotto di 1200 ° C, rendendoli ideali per substrati ceramici, ganci portanti, perni di posizionamento e tubi ceramici.

(5) ‌Silicon Carbide Ceramics (SIC) ‌

La ceramica in carburo di silicio, che ricorda il diamante nelle proprietà, sono materiali leggeri, ultra-duri e ad alta resistenza. Con prestazioni complete eccezionali, resistenza all'usura e resistenza alla corrosione, sono ampiamente utilizzati nei sedili della valvola, cuscinetti scorrevoli, bruciatori, ugelli e scambiatori di calore.

(6) ‌Zirconia Ceramics (Zro₂) ‌

La ceramica di zirconia offre un'elevata resistenza meccanica, resistenza al calore, resistenza acida/alcali e un eccellente isolamento. Sulla base del contenuto di zirconia, sono classificati in:

● Ceramica di precisione‌ (contenuto superiore al 99,9%, utilizzato per substrati di circuiti integrati e materiali isolanti ad alta frequenza).

● Ceramica ordinaria‌ (per prodotti in ceramica per uso generale).

Ⅱ.Caratteristiche strutturali dei componenti ceramici a semiconduttore

(1) ‌ Ceramica Dense‌

Le ceramiche dense sono ampiamente utilizzate nel settore dei semiconduttori. Ottengono la densificazione minimizzando i pori e vengono preparati tramite metodi come la sinterizzazione di reazione, la sinterizzazione senza pressioni, la sinterizzazione in fase liquida, la pressione a caldo e la pressione isostatica a caldo.

(2) Ceramica ‌poro

Contrariamente alla densa ceramica, la ceramica porosa contiene un volume controllato di vuoti. Sono classificati per dimensioni dei pori in ceramiche microporose, mesoporose e macroporose. Con bassa densità di massa, struttura leggera, ampia superficie specifica, filtrazione efficace/isolamento termico/proprietà di smorzamento acustico e prestazioni chimiche/fisiche stabili, vengono utilizzate per produrre vari componenti in apparecchiature a semiconduttore.

Ⅲ.Come si formano la ceramica di semiconduttore?

Esistono vari metodi di stampaggio per i prodotti in ceramica e i metodi di stampaggio comunemente usati per le parti ceramiche a semiconduttore sono i seguenti:

Ⅳ.Metodi di sinterizzazione dei componenti in ceramica a semiconduttore‌

1. Sintering-statale ‌solid‌

Raggiunge la densificazione attraverso il trasporto di massa senza fasi liquide, adatto a ceramiche di alta purezza.

2. ‌ Sintering in fase liquida

Utilizza fasi liquide transitorie per migliorare la densificazione, ma rischia le fasi di vetro di confine del grano che degradano le prestazioni ad alta temperatura‌.

3. ‌ Sintesi ad alta temperatura (SHS) ‌

Si basa su reazioni esotermiche per la sintesi rapida, particolarmente efficaci per i composti non storiciometrici‌.

4. ‌ Sintering di Micicwear‌

Abilita il riscaldamento uniforme e la rapida elaborazione, migliorando le proprietà meccaniche nella ceramica su scala submicron.

5.‌Spark Plasma Sintering (SPS) ‌

Combina correnti elettriche pulsate e pressione per la densificazione ultraveloce, ideale per materiali ad alte prestazioni‌.

6.‌ Sintering flash‌

Applica campi elettrici per ottenere una densificazione a bassa temperatura con crescita del grano soppressa.

7.‌ Sintering di Corde‌

Utilizza solventi transitori e pressione per il consolidamento a bassa temperatura, critico per materiali sensibili alla temperatura‌.

8. ‌ Sintering a pressione oscillatoria‌

Migliora la densificazione e la resistenza interfacciale attraverso la pressione dinamica, riducendo la porosità residua‌