Электроника и полупроводники

Усовершенствованные керамические материалы, такие как глинозем (Al₂O₃), цирконий (ZrO₂), карбид кремния (SiC)ИНитрид кремния (Si₃N₄) играет незаменимую роль в области электроники и полупроводников. Они являются ключевыми строительными блоками для достижения высокой производительности, миниатюризации и высокой надежности в устройствах.

Сводная таблица сравнения основных приложений

Глинозем наиболее широко используемая и технологически зрелая электронная керамика, главным образом служа свои функции изоляции, поддержки, и тепловыделения.

Приложения:

Пакеты и подложки для интегральных схем (IC): служат подложкой корпуса микросхемы, обеспечивая электрические соединения, механическую защиту и отвод тепла. Это его наиболее традиционное и основное применение.
Сразу скрепленные медные субстраты (DBC): Медная фольга скреплена к глинозему керамическому в условиях высоких температур, создавая изолируя и термально проводной субстрат. Он широко используется в упаковке силовых устройств, таких как биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) и лазеры (LD).
HTCC (высокотемпературная кообожженная керамика): используется для производства высоконадежных многослойных керамических подложек, широко используется в аэрокосмической, военной электронике и других областях.
Радиочастотные/микроволновые окна: используемые в микроволновых трубках и вакуумных электронных устройствах, они позволяют проходить микроволновым сигналам при сохранении герметичности.

Преимущества:

Низкая стоимость, зрелый производственный процесс, отличная изоляция и высокая механическая прочность.

Применение ZrO₂ в электронике в первую очередь использует его ионную проводимость и отличные механические свойства.

Приложения:

Датчики кислорода: Иттрий-стабилизированный зирконя (ИСЗ) превосходный проводник иона кислорода используемый в автомобильных датчиках вытыхания и промышленных датчиках контроля за сгоранием, оптимизируя эффективность сгорания путем обнаруживать концентрацию кислорода.
Твердые оксидные топливные элементы (SOFC): в качестве основного электролитного материала в SOFC он проводит ионы кислорода при высоких температурах для выработки электроэнергии.
Компоненты бытовой электроники структурные: Используя свою высокую твердость (сопротивление удара), сопротивление носки, и астетически угождая возникновение, он использован в панелях смартфона задних, случаях smartwatch, и других применениях, обеспечивая структурную поддержку и электромагнитное экранирование пока увеличивая качество продукта.

Преимущества:

Ионная проводимость, высокая прочность на разрыв, износостойкость и эстетичный внешний вид.

Карбид кремния играет двойную роль: как полупроводниковый материал и как специальный керамический материал. Его полупроводниковые приложения в настоящее время являются наиболее привлекательными.

Применения (как полупроводник):

Мощные электронные устройства: производство SiC MOSFET, барьерных диодов SiC Шоттки (SBD) и других компонентов. Они используются в системах привода электромобилей, бортовом зарядном устройстве (OBC), станциях быстрой зарядки постоянного тока, фотоэлектрических инверторах и промышленных моторных приводах.
Высокотемпературная электроника: Работая при чрезвычайно высоких температурах (>300 ° C), они используются в экстремальных условиях, таких как аэрокосмическая промышленность и бурение грунта.
Радиочастотные устройства: используемые в радиочастотных блоках базовых станций 5G, они обеспечивают более высокие частоты и мощность.

Применение (как керамический материал):

Компоненты процесса производства полупроводника: Использованный в изготовлении подносов, затворов, и отражателей вафли. Благодаря своей высокой твердости, высокой термостойкости и устойчивости к тепловому удару они могут выдерживать суровые условия производства полупроводников. Высококачественные подложки для рассеивания тепла: несмотря на то, что они дороги и сложны в обработке, их сверхвысокая теплопроводность делает их полезными для рассеивания тепла в некоторых специализированных устройствах с высокой плотностью мощности.

Преимущества (в качестве полупроводника): широкая запрещенная зона, высокая напряженность поля пробоя, высокая теплопроводность и высокая скорость насыщения электронов обеспечивают высокоэффективную, высокочастотную и высокотемпературную работу.

Нитрид кремния имеет исключительно высокие всесторонние свойства, особенно свои flexural прочность и сопротивление термального удара (сопротивление к быстрым изменениям температуры), которые среди самое лучшее всей керамики.

Приложения:

Субстраты АМБ керамические Мед-одетые: Это свое самое важное и самое быстрорастущее применение. Медная фольга скреплена к нитриду кремния керамическому используя активный процесс (AMB) паять металла. Благодаря своей исключительной прочности, ударной вязкости и непревзойденной стойкости к тепловым ударам он стал предпочтительным материалом подложки для мощных IGBT-модулей в электромобилях и новых энергетических приложениях. Он может выдерживать тепловые нагрузки при интенсивном циклическом переключении мощности, обеспечивая десятилетиями надежность модуля.
Высокопроизводительные подложки для цепей: используются в качестве носителей микросхем и радиаторов в аэрокосмической и военной электронике, требующих высокой надежности.
Изолированные шарики подшипника: Использованный в высокоскоростных подшипниках в моторах электротранспорта, они обеспечивают электрическую изоляцию для предотвращения электрической коррозии пока предлагающ длинную жизнь и высокую надежность.

Преимущества:

Высочайшая механическая прочность, отличная термостойкость, хорошая теплопроводность и прочная изоляция.

Короче говоря, передовая керамика превратилась из простых «изоляционных материалов» в «вспомогательные материалы» для электронной и полупроводниковой промышленности. Они повсеместно используются во всем, от пассивных компонентов до активных устройств, от носителей чипов до производственных инструментов, и являются незаменимым краеугольным камнем современных высокотехнологичных отраслей.