Bakit May Tumataas na Demand para sa High-Thermal Conductivity SiC Ceramics sa Semiconductor Industry?

Sa kasalukuyan,silikon karbid (SiC)ay isang lubos na aktibong lugar ng pananaliksik sa mga thermal conductive ceramic na materyales sa loob ng bansa at internasyonal. Sa isang teoretikal na thermal conductivity na maaaring umabot ng hanggang 270 W/mK para sa ilang partikular na uri ng kristal,SiCay kabilang sa mga nangungunang gumaganap sa mga non-conductive na materyales. Ang mga aplikasyon nito ay sumasaklaw sa mga substrate ng semiconductor device, high-thermal-conductivity na ceramic na materyales, mga heater at hot plate sa pagproseso ng semiconductor, mga capsule na materyales para sa nuclear fuel, at airtight seal sa compressor pump.

Paano baSilicon CarbideInilapat sa Industriya ng Semiconductor?

Ang mga grinding plate at fixture ay mahalagang kagamitan sa proseso sa paggawa ng mga silicon na wafer sa loob ng industriya ng semiconductor. Kung ang mga grinding plate ay ginawa mula sa cast iron o carbon steel, malamang na magkaroon sila ng maikling habang-buhay at mataas na koepisyent ng thermal expansion. Sa panahon ng pagpoproseso ng silicon wafer, lalo na sa panahon ng high-speed grinding o polishing, ang pagkasira at thermal deformation ng mga grinding plate na ito ay nagpapahirap sa pagpapanatili ng flatness at parallelism ng mga silicon wafers. Gayunpaman, ang mga grinding plate na gawa sa silicon carbide ceramic ay nagpapakita ng mataas na tigas at mababang pagkasira, na may koepisyent ng thermal expansion na malapit na tumutugma sa mga silicon na wafer, na nagbibigay-daan sa high-speed grinding at polishing.

Bukod dito, sa panahon ng paggawa ng mga silicon na wafer, kinakailangan ang mataas na temperatura na paggamot sa init, kadalasang gumagamit ng mga silicon carbide fixture para sa transportasyon. Ang mga fixture na ito ay lumalaban sa init at pinsala at maaaring lagyan ng diamond-like carbon (DLC) upang mapahusay ang performance, mabawasan ang pinsala sa wafer, at maiwasan ang pagkakalat ng kontaminasyon. Bilang karagdagan, bilang isang kinatawan ng mga third-generation wide-bandgap semiconductor na materyales, ang silicon carbide single crystals ay nagtataglay ng mga katangian tulad ng malawak na bandgap (humigit-kumulang tatlong beses kaysa sa silikon), mataas na thermal conductivity (mga 3.3 beses kaysa sa silikon o 10 beses na mas mataas kaysa sa silikon). ng GaAs), mataas na bilis ng saturation ng elektron (halos 2.5 beses kaysa sa silikon), at isang mataas na pagkasira ng electric field (humigit-kumulang 10 beses kaysa sa silikon o limang beses sa GaAs). Ang mga silicone carbide device ay nagbabayad para sa mga pagkukulang ng mga tradisyunal na semiconductor material device sa mga praktikal na aplikasyon at unti-unting nagiging mainstream sa power semiconductors.

Bakit ang Demand para sa High-Thermal ConductivitySiC CeramicsSumisikat?

Sa patuloy na pagsulong ng teknolohiya, ang pangangailangan para sasilikon carbide keramikasa industriya ng semiconductor ay mabilis na tumataas. Ang mataas na thermal conductivity ay isang kritikal na tagapagpahiwatig para sa kanilang aplikasyon sa mga bahagi ng kagamitan sa pagmamanupaktura ng semiconductor, na ginagawa ang pananaliksik sa high-thermal-conductivitySiC keramikamahalaga. Ang pagbabawas ng nilalaman ng oxygen sa sala-sala, pagtaas ng density, at makatwirang pagkontrol sa pamamahagi ng ikalawang yugto sa sala-sala ay mga pangunahing pamamaraan upang mapahusay ang thermal conductivity ngsilikon carbide keramika.

Sa kasalukuyan, pananaliksik sa high-thermal-conductivitySiC keramikasa Tsina ay limitado at lubhang nahuhuli sa mga pandaigdigang pamantayan. Ang mga direksyon sa hinaharap na pananaliksik ay kinabibilangan ng:

Pagpapalakas ng proseso ng paghahanda pananaliksik ngSiC ceramicmga pulbos, dahil ang paghahanda ng high-purity, low-oxygen na SiC powder ay mahalaga sa pagkamit ng high-thermal-conductivitySiC keramika.

Pagpapahusay sa pagpili at teoretikal na pananaliksik ng mga tulong sa sintering.

Ang pagbuo ng mga high-end na kagamitan sa sintering, dahil ang pag-regulate sa proseso ng sintering upang makakuha ng makatwirang microstructure ay mahalaga para sa pagkuha ng high-thermal-conductivitySiC keramika.

Anong Mga Panukala ang Maaaring Pahusayin ang Thermal Conductivity ngSiC Ceramics?

Ang susi sa pagpapabuti ng thermal conductivity ngSiC keramikaay upang bawasan ang dalas ng phonon scattering at pataasin ang mean free path ng mga phonon. Mabisa itong makakamit sa pamamagitan ng pagbabawas ng porosity at densidad ng hangganan ng butil ngSiC keramika, pagpapahusay sa kadalisayan ng mga hangganan ng butil ng SiC, pagliit ng mga impurities o depekto sa SiC lattice, at pagtaas ng mga thermal transport carrier sa SiC. Sa kasalukuyan, ang pag-optimize sa uri at nilalaman ng sintering aid at high-temperature heat treatment ay mga pangunahing hakbang upang mapahusay ang thermal conductivity ngSiC keramika.

Pag-optimize sa Uri at Nilalaman ng Sintering Aids

Ang iba't ibang mga sintering aid ay kadalasang idinaragdag sa panahon ng paghahanda ng high-thermal-conductivitySiC keramika. Ang uri at nilalaman ng mga sintering aid na ito ay makabuluhang nakakaapekto sa thermal conductivity ngSiC keramika. Halimbawa, ang mga elemento tulad ng Al o O sa Al2O3 system sintering aid ay madaling matunaw sa SiC lattice, na lumilikha ng mga bakante at mga depekto, kaya tumataas ang dalas ng phonon scattering. Higit pa rito, kung ang nilalaman ng tulong sa sintering ay masyadong mababa, ang materyal ay maaaring hindi densify sa panahon ng sintering, samantalang ang mataas na nilalaman ng tulong sa sintering ay maaaring humantong sa pagtaas ng mga impurities at mga depekto. Ang sobrang liquid-phase na sintering aid ay maaari ding makahadlang sa paglaki ng SiC grain, na binabawasan ang phonon mean free path. Samakatuwid, upang makamit ang high-thermal-conductivitySiC keramika, kinakailangang bawasan ang nilalaman ng sintering aid habang tinitiyak ang densification, at piliin ang mga sintering aid na hindi madaling matunaw sa SiC lattice.

Sa kasalukuyan, hot-pressedSiC keramikagamit ang BeO bilang isang sintering aid ay nagpapakita ng pinakamataas na temperatura ng silid na thermal conductivity (270 W·m-1·K-1). Gayunpaman, ang BeO ay lubos na nakakalason at carcinogenic, kaya hindi ito angkop para sa malawakang paggamit sa mga laboratoryo o sa industriya. Ang Y2O3-Al2O3 system ay may eutectic point sa 1760°C at isang karaniwang liquid-phase sintering aid para saSiC keramika, ngunit dahil madaling natutunaw ang Al3+ sa SiC sala-sala,SiC keramikana may ganitong sistema bilang tulong sa sintering ay may mga thermal conductivity sa temperatura ng silid na mas mababa sa 200 W·m-1·K-1.

Ang mga rare earth elements gaya ng Y, Sm, Sc, Gd, at La ay hindi madaling matunaw sa SiC lattice at may mataas na oxygen affinity, na epektibong binabawasan ang oxygen content sa SiC lattice. Samakatuwid, ang Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) system ay karaniwang ginagamit bilang sintering aid para sa paghahanda ng high-thermal-conductivity (>200 W·m-1·K-1)SiC keramika. Halimbawa, sa Y2O3-Sc2O3 system, ang ionic deviation sa pagitan ng Y3+ at Si4+ ay makabuluhan, na pumipigil sa pagbuo ng mga solidong solusyon. Ang solubility ng Sc sa purong SiC ay medyo mababa sa temperaturang 1800~2600°C, humigit-kumulang (2~3) ×10^17 atoms·cm^-3.

Ang Thermal Properties ng SiC Ceramics na may Iba't ibang Sintering Aids

High-Temperature Heat Treatment

Mataas na temperatura na paggamot sa init ngSiC keramikatumutulong sa pag-alis ng mga depekto sa sala-sala, dislokasyon, at natitirang stress, na nagtataguyod ng pagbabago ng ilang amorphous na istruktura sa mga kristal na istruktura at binabawasan ang pagkalat ng phonon. Bukod pa rito, epektibong itinataguyod ng high-temperature heat treatment ang paglago ng SiC grain, na sa huli ay nagpapahusay sa mga thermal properties ng materyal. Halimbawa, pagkatapos ng high-temperature heat treatment sa 1950°C, ang thermal diffusivity ngSiC keramikatumaas mula 83.03 mm2·s-1 hanggang 89.50 mm2·s-1, at ang thermal conductivity ng room-temperature ay tumaas mula 180.94 W·m-1·K-1 hanggang 192.17 W·m-1·K-1. Ang mataas na temperatura na paggamot sa init ay makabuluhang nagpapabuti sa kakayahan ng deoxidation ng mga tulong sa sintering sa ibabaw ng SiC at sala-sala at humihigpit sa mga koneksyon ng butil ng SiC. Dahil dito, ang room-temperature thermal conductivity ngSiC keramikaay kapansin-pansing pinahusay pagkatapos ng mataas na temperatura na paggamot sa init.**

Kami sa Semicorex ay dalubhasa saSiC Ceramicsat iba pang Ceramic Materials na inilapat sa paggawa ng semiconductor, kung mayroon kang anumang mga katanungan o kailangan ng mga karagdagang detalye, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa amin.

Makipag-ugnayan sa telepono: +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com