Elektronik und Halbleiter

Fort geschrittene keramische Materialien wie Aluminium oxid (Al₂ O₂), Zirkonia (ZrO₂), Silizium karbid (SiC)UndSilizium nitrid (Si₃N₄) spielt eine unverzicht bare Rolle in den Bereichen Elektronik und Halbleiter. Sie sind Schlüssel bausteine für hohe Leistung, Miniatur isierung und hohe Zuverlässigkeit in Geräten.

Kern-Anwendungs vergleichs übersicht

Aluminium oxid ist die am weitesten verbreitete und techno logisch ausgereifte elektronische Keramik, die haupt sächlich ihre Isolierungs-, Stütz-und Wärme ableitung funktionen erfüllt.

Anwendungen:

IC-Pakete und Substrate (Integrated Circuit): Dient als Chips-Gehäuses ub strat und bietet elektrische Verbindungen, mechanischen Schutz und Wärme ableitung. Dies ist seine traditionell ste und Kern anwendung.
Direkt gebundenes Kupfer (DBC)-Substrate: Kupfer folie wird bei hohen Temperaturen mit Aluminium oxid keramik verbunden, wodurch ein isolierendes und thermisch leitfähiges Substrat entsteht. Es wird häufig bei der Verpackung von Leistungs geräten wie Bipolar transistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) und Lasern (LDs) verwendet.
HTCC (Hochtemperatur-Keramik): Zur Herstellung von mehr schicht igen Keramik substraten mit hoher Zuverlässigkeit wird es in der Luft-und Raumfahrt, in der Militär elektronik und in anderen Bereichen häufig verwendet.
RF/Mikrowellen fenster: Sie werden in Mikrowellen röhren und elektronischen Vakuum geräten verwendet und ermöglichen den Durchgang von Mikrowellen signalen unter Beibehaltung der Luftdicht igkeit.

Vorteile:

Niedrige Kosten, ausgereiftes Herstellungs verfahren, aus gezeichnete Isolierung und hohe mechanische Festigkeit.

Die Anwendungen von ZrO₂ in der Elektronik nutzen haupt sächlich seine Ionen leitfähig keit und seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften.

Anwendungen:

Sauerstoffs ensoren: Yttrium-stabilisiertes Zirkonia (YSZ) ist ein aus gezeichneter Sauerstoff ionen leiter, der in Kfz-Abgas sensoren und industriellen Verbrennungs steuerungs sensoren verwendet wird und die Verbrennungs effizienz durch Detektion der Sauerstoff konzentration optimiert.
Festoxid-Brennstoffzellen (SOFCs): Als Kernelektrolyt material in SOFCs leitet es Sauerstoff ionen bei hohen Temperaturen, um Elektrizität zu erzeugen.
Struktur komponenten für Unterhaltung elektronik: Aufgrund seiner hohen Zähigkeit (Schlag festigkeit), Verschleiß festigkeit und seines ästhetisch ansprechenden Erscheinung bildes wird es in Smartphone-Rückwänden, Smartwatch-Hüllen und anderen Anwendungen verwendet und bietet strukturelle Unterstützung und elektro magnetische Abschirmung bei gleichzeitiger Verbesserung der Produkt qualität.

Vorteile:

Ionische Leitfähig keit, hohe Bruch zähigkeit, Verschleiß festigkeit und ästhetisch ansprechendes Aussehen.

Silizium karbid spielt eine doppelte Rolle: als Halbleiter material und als Spezial keramik material. Seine Halbleiter anwendungen sind derzeit am auffälligsten.

Anwendungen (als Halbleiter):

Hochleistungs-Elektronik geräte: Herstellung von SiC-MOSFETs, SiC-Schottky-Barriere dioden (SBDs) und anderen Komponenten. Diese werden in Antriebs systemen für Elektro fahrzeuge, On-Board-Ladegeräten (OBCs), Gleichstrom-Schnell ladestationen, Photovoltaik-Wechsel richtern und industriellen Motorantrieben eingesetzt.
Hoch temperatur elektronik: Bei extrem hohen Temperaturen (>300 ° C) werden sie in extremen Umgebungen wie Luft-und Raumfahrt und Erd bohrungen eingesetzt.
RF-Geräte: Sie werden in Hochfrequenz einheiten der 5G-Basisstation verwendet und ermöglichen höhere Frequenzen und Leistungen.

Anwendungen (als keramisches Material):

Komponenten für den Halbleiter herstellungs prozess: Wird bei der Herstellung von Wafer schalen, Paddeln und Reflektoren verwendet. Aufgrund ihrer hohen Härte, Hoch temperatur beständigkeit und Wärme schock beständigkeit können sie der rauen Halbleiter herstellungs umgebung standhalten. High-End-Wärme ableitung substrate: Obwohl sie kostspielig und schwierig zu verarbeiten sind, sind sie aufgrund ihrer ultra hohen Wärme leitfähig keit für die Wärme ableitung in bestimmten speziellen Geräten mit hoher Leistungs dichte nützlich.

Vorteile (als Halbleiter): Große Bandlücke, hohe Durchbruchs feldstärke, hohe Wärme leitfähig keit und hohe Elektronen sättigung geschwindigkeit ermöglichen einen hoch effizienten, hoch frequenten und Hoch temperatur betrieb.

Silizium nitrid verfügt über außer gewöhnlich hohe umfassende Eigenschaften, insbesondere seine Biege festigkeit und Wärme schock beständigkeit (Beständigkeit gegen schnelle Temperatur änderungen), die zu den besten aller Keramiken gehören.

Anwendungen:

AMB Keramik Kupfer-Klappbare Substrate: Dies ist die wichtigste und am schnellsten wachsende Anwendung. Kupfer folie wird unter Verwendung des AMB-Verfahrens (Active Metal Löt ing) mit Silizium nitrid keramik verbunden. Aufgrund seiner außer gewöhnlichen Festigkeit, Zähigkeit und beispiellosen Wärme schock beständigkeit ist es zum Substrat material der Wahl für Hochleistungs-IGBT-Module in Elektro fahrzeugen und neuen Energie anwendungen geworden. Es kann den thermischen Belastungen eines intensiven Kraft zyklus standhalten und eine jahrzehnte lange Modul zuverlässigkeit gewährleisten.
Hochleistungs-Schaltkreis substrate: Wird als Chip träger und Kühlkörper in Luft-und Raumfahrt-und Militär elektronik anwendungen verwendet, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern.
Isolierte Lager kugeln: Sie werden in Hoch geschwindigkeit lagern in Elektro fahrzeug motoren verwendet und bieten eine elektrische Isolierung, um elektrische Korrosion zu verhindern und gleichzeitig eine lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit zu bieten.

Vorteile:

Höchste mechanische Festigkeit, aus gezeichnete Wärme schock beständigkeit, gute Wärme leitfähig keit und robuste Isolierung.

Kurz gesagt, fortschritt liche Keramik hat sich von einfachen "Isolier materialien" zu "Ermächtigung materialien" für die Elektronik-und Halbleiter industrie entwickelt. Sie sind in allen Bereichen all gegenwärtig, von passiven Komponenten bis hin zu aktiven Geräten, von Chip trägern bis hin zu Fertigungs werkzeugen, und sind ein unverzicht barer Eckpfeiler der modernen High-Tech-Industrie.