Ce este nitrura de siliciu

Nitrură de siliciu (Si3N4)este un material cheie în dezvoltarea ceramicii structurale avansate de înaltă temperatură. Cunoscut pentru proprietățile sale excepționale, cum ar fi rezistența la temperatură înaltă, rezistența la uzură, densitatea scăzută, rezistența ridicată și duritatea, și-a câștigat reputația de „campion versatil al lumii materialelor”. Aceste caracteristici unice au făcut din ceramica cu nitrură de siliciu indispensabilă într-o gamă de domenii de ultimă oră, inclusiv inginerie mecanică, aerospațială, apărare națională, tehnologie semiconductoare și chiar aplicații biomedicale.

Nitrură de siliciueste un compus anorganic, nemetalic, compus din unități tetraedrice Si-N, caracterizat printr-o legătură covalentă puternică între atomi. Rezistența ridicată de legare între atomii de siliciu și azot oferă Si3N4 proprietăți mecanice remarcabile, inclusiv duritate superioară și rezistență excelentă la uzură. Ceramica sa demonstrează o rezistență puternică la îndoire și compresie, făcându-l foarte durabil în medii solicitante. Cu toate acestea, aceeași legătură covalentă puternică care conferă nitrurii de siliciu rezistența sa are ca rezultat, de asemenea, o deformare plastică limitată, ceea ce înseamnă că structura cristalină are foarte puține sisteme de alunecare. Acest lucru conferă nitrurii de siliciu o natură fragilă, făcând-o mai predispusă la fractură sub stres.

Unul dintre avantajele cheie alenitrură de siliciueste stabilitatea sa chimică puternică, care decurge din structura rețelei spațiale formată din unitățile tetraedrice cu nitrură de siliciu. Acest lucru îl face foarte rezistent la majoritatea acizilor și bazelor anorganice, cu excepția acidului fluorhidric, care poate coroda materialul. Această robustețe chimică se adaugă fiabilității sale în medii chimice dure, extinzându-și și mai mult aplicațiile potențiale în industriile critice.

Structuri de cristal cu nitrură de siliciu

Nitrură de siliciuexistă în trei structuri cristaline diferite: faza α, faza β și faza γ. Dintre acestea, fazele α și β sunt cele mai frecvent observate și utilizate forme ale Si3N4, ambele aparținând sistemului cristalin hexagonal. Structura stabilă a rețelei a acestor faze este responsabilă pentru proprietățile mecanice și termice excelente care fac ceramica cu nitrură de siliciu ideală pentru o varietate de aplicații.

Faza β (β-Si3N4) este deosebit de importantă în aplicațiile de inginerie datorită performanței sale superioare la temperaturi ridicate și rezistenței chimice. Este cea mai utilizată formă de cristal în industrii precum aerospațială, apărare și inginerie mecanică. De exemplu, β-Si3N4 este utilizat în fabricarea pieselor de motor ceramice de înaltă performanță, rotoare și statoare pentru turbine cu gaz și inele de etanșare mecanică, unde proprietățile sale de autolubrifiere și durabilitatea ridicată în condiții extreme sunt foarte apreciate.

În schimb, faza y (γ-Si3N4) este o formă mult mai puțin comună de nitrură de siliciu, care poate fi sintetizată numai în condiții de temperatură ridicată și presiune înaltă. Ca rezultat, cercetările asupra structurilor nitrurii de siliciu s-au concentrat în primul rând pe fazele α și β.

Conductivitate termică ridicatăSubstraturi ceramice cu nitrură de siliciu

Pe măsură ce industria electronică continuă să evolueze către o mai mare sistematizare, inteligență și integrare, cerințele privind dispozitivele semiconductoare cresc rapid. Odată cu creșterea puterii de intrare a cipurilor electronice și a circuitelor mai dens, căldura generată în timpul funcționării devine o provocare semnificativă. Disiparea eficientă a căldurii a devenit un factor critic în îmbunătățirea performanței generale și a eficienței dispozitivelor semiconductoare, iar aici nitrura de siliciu joacă un rol vital.

Conductivitatea termică teoretică ridicată a nitrurii de siliciu, combinată cu izolarea electrică excelentă și rezistența la oxidare, o face un material ideal pentru substraturile de ambalare electronice de mare putere. În plus, coeficientul său de dilatare termică se potrivește îndeaproape cu cel al materialelor utilizate în cipurile semiconductoare, asigurând integritatea structurală și minimizând stresul termic în timpul funcționării. Aceste proprietăți permit producerea de substraturi de înaltă performanță pentru disiparea căldurii în aplicații precum circuite de mare viteză, IGBT-uri (tranzistori bipolari cu poartă izolată), LG (ghizi de lumină) și sisteme CPV (fotovoltaice concentrate).

Capacitatea nitrurii de siliciu de a disipa eficient căldura, menținând în același timp izolarea electrică și stabilitatea mecanică, este esențială pentru dispozitivele care manipulează cantități mari de putere. Performanța sa excelentă în aceste domenii nu numai că asigură funcționarea fiabilă a semiconductorilor de putere, dar contribuie și la miniaturizarea și eficiența sistemelor electronice moderne.

Concluzie

Pe scurt, combinația unică a nitrurii de siliciu de rezistență, rezistență la căldură, stabilitate chimică și conductivitate termică o face un material indispensabil într-o varietate de aplicații de înaltă performanță. De la utilizarea sa în industria aerospațială și apărare pentru fabricarea de componente durabile, la temperatură înaltă, până la rolul său în rezolvarea provocărilor de disipare a căldurii în dispozitivele semiconductoare de mare putere, nitrura de siliciu continuă să fie un jucător vital în progresul tehnologiilor moderne. Pe măsură ce cercetarea continuă să-și exploreze proprietățile și potențialul, nitrura de siliciu este gata să rămână un campion în lumea materialelor avansate.

Semicorex oferă calitate înaltăsubstrat SiN. Dacă aveți întrebări sau aveți nevoie de detalii suplimentare, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați.

Numărul de telefon de contact +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com