Τι είναι τα κεραμικά καρβιδίου πυριτίου;

Στη σημερινή βιομηχανία ημιαγωγών, τα κεραμικά συστατικά ημιαγωγών έχουν εξασφαλίσει μια ζωτική θέση στον εξοπλισμό ημιαγωγών λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων τους. Ας βυθίσουμε σε αυτά τα κρίσιμα στοιχεία.

Ⅰ.Ποια υλικά χρησιμοποιούνται σε κεραμικά συστατικά ημιαγωγών;

(1) ‌ Alumina Ceramics (al₂o₃) ‌

Τα κεραμικά Alumina είναι το "workhorse" για την παραγωγή κεραμικών εξαρτημάτων. Παρουσιάζουν εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, εξαιρετικά υψηλά σημεία τήξης και σκληρότητα, αντοχή στη διάβρωση, ισχυρή χημική σταθερότητα, υψηλή αντίσταση και ανώτερη ηλεκτρική μόνωση. Χρησιμοποιούνται συνήθως για την κατασκευή πλακών στίλβας, τσοκ κενών, κεραμικών βραχιόνων και παρόμοια μέρη.

(2) ‌Aluminum Nitride Ceramics (ALN) ‌

Τα κεραμικά νιτριδίου αλουμινίου διαθέτουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα, έναν συντελεστή θερμικής διαστολής που ταιριάζει με αυτό του πυριτίου και τη χαμηλή διηλεκτρική σταθερά και την απώλεια. Με πλεονεκτήματα όπως το υψηλό σημείο τήξης, η σκληρότητα, η θερμική αγωγιμότητα και η μόνωση, χρησιμοποιούνται κυρίως σε υποστρώματα θερμότητας, κεραμικά ακροφύσια και ηλεκτροστατικά τσοκ.

(3) ‌yttria κεραμικά (y₂o₃) ‌

Τα κεραμικά Yttria διαθέτουν υψηλό σημείο τήξης, εξαιρετική χημική και φωτοχημική σταθερότητα, ενέργεια χαμηλής φωνητικής, υψηλή θερμική αγωγιμότητα και καλή διαφάνεια. Στη βιομηχανία ημιαγωγών, συχνά συνδυάζονται με κεραμικά αλουμίνας - για παράδειγμα, οι επικαλύψεις Yttria εφαρμόζονται σε κεραμικά αλουμίνας για την παραγωγή κεραμικών παραθύρων.

(4) ‌ Silicon Nitride Ceramics (Si₃n₄) ‌

Τα κεραμικά νιτριδίου του πυριτίου χαρακτηρίζονται από ένα υψηλό σημείο τήξης, εξαιρετική σκληρότητα, χημική σταθερότητα, χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής, υψηλή θερμική αγωγιμότητα και ισχυρή αντοχή σε θερμικό σοκ. Διατηρούν εξαιρετική αντίσταση και αντοχή στην κρούση κάτω από τους 1200 ° C, καθιστώντας τους ιδανικούς για κεραμικά υποστρώματα, άγκιστρα φορτίου, καρφίτσες τοποθέτησης και κεραμικούς σωλήνες.

(5) ‌ Silicon Carbide Ceramics (sic) ‌

Τα κεραμικά καρβιδίου πυριτίου, που μοιάζουν με διαμάντι σε ιδιότητες, είναι ελαφριά, εξαιρετικά σκληρά και υλικά υψηλής αντοχής. Με εξαιρετική ολοκληρωμένη απόδοση, αντίσταση στη φθορά και αντίσταση στη διάβρωση, χρησιμοποιούνται ευρέως σε καθίσματα βαλβίδων, συρόμενα ρουλεμάν, καυστήρες, ακροφύσια και εναλλάκτες θερμότητας.

(6) ‌zirconia ceramics (zro₂) ‌

Τα κεραμικά ζιρκονίας προσφέρουν υψηλή μηχανική αντοχή, αντοχή στη θερμότητα, αντίσταση οξέος/αλκάλου και εξαιρετική μόνωση. Με βάση το περιεχόμενο ζιρκονίας, κατηγοριοποιούνται σε:

● Κεραμικά ακριβείας (Περιεχόμενο που υπερβαίνει το 99,9%, που χρησιμοποιείται για υποστρώματα ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και υλικά μονωτικής υψηλής συχνότητας).

● Συνηθισμένα κεραμικά (για κεραμικά προϊόντα γενικής χρήσης).

Ⅱ.Δομικά χαρακτηριστικά των κεραμικών εξαρτημάτων ημιαγωγών

(1) ‌ Edense Ceramics‌

Τα πυκνά κεραμικά χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία ημιαγωγών. Επιτυγχάνουν πυκνότητα ελαχιστοποιώντας τους πόρους και παρασκευάζονται μέσω μεθόδων όπως η συσσώρευση αντίδρασης, η πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση, η πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης, η καυτή πίεση και η καυτή ισοστατική πίεση.

(2) ‌Porous Ceramics‌

Σε αντίθεση με τα πυκνά κεραμικά, τα πορώδη κεραμικά περιέχουν έναν ελεγχόμενο όγκο κενών. Κατατάσσονται με μέγεθος πόρων σε μικροπορώδη, μεσοπορώδη και μακροπρόρια κεραμικά. Με χαμηλή πυκνότητα όγκου, ελαφριά δομή, μεγάλη ειδική επιφάνεια, αποτελεσματική διήθηση/θερμομόνωση/ακουστική απόσβεση και σταθερή χημική/φυσική απόδοση, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή διαφόρων εξαρτημάτων στον εξοπλισμό ημιαγωγών.

Ⅲ.Πώς σχηματίζονται τα κεραμικά ημιαγωγών;

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι χύτευσης για κεραμικά προϊόντα και οι κοινώς χρησιμοποιούμενες μεθόδους χύτευσης για κεραμικά μέρη ημιαγωγών είναι τα εξής:

Ⅳ.Μεθόδους πυροσυσσωμάτωσης κεραμικού συστατικού ημιαγωγού

1. ‌Solid-State Sintering‌

Επιτυγχάνει πυκνότητα μέσω μαζικής μεταφοράς χωρίς υγρές φάσεις, κατάλληλες για κεραμικά υψηλής καθαρότητας.

2. ‌liquid-φάση sintering‌

Χρησιμοποιεί μεταβατικές υγρές φάσεις για την ενίσχυση της πυκνοποίησης, αλλά κινδυνεύει τις φάσεις των ορίων των κόκκων που υποβαθμίζουν την απόδοση υψηλής θερμοκρασίας.

3. ΠΡΟΒΟΛΗ ΠΡΟΒΟΛΗ Υψηλής θερμοκρασίας Σύνθεση (SHS) ‌

Βασίζεται σε εξώθερμικες αντιδράσεις για ταχεία σύνθεση, ιδιαίτερα αποτελεσματική για τις μη ηχομετρικές ενώσεις.

4. microwave sintering‌

Επιτρέπει την ομοιόμορφη θέρμανση και την ταχεία επεξεργασία, τη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων σε κεραμικά κλίμακας υπομικρονίου.

5. ‌Spark Sintering πλάσματος (SPS) ‌

Συνδυάζει παλμικά ηλεκτρικά ρεύματα και πίεση για εξαιρετικά γρήγορη πυκνότητα, ιδανική για υλικά υψηλής απόδοσης.

6. ‌flash sintering‌

Εφαρμόζει ηλεκτρικά πεδία για την επίτευξη πυκνοποίησης χαμηλής θερμοκρασίας με κατασταλμένη ανάπτυξη κόκκων.

7.

Χρησιμοποιεί μεταβατικούς διαλύτες και πίεση για ενοποίηση χαμηλής θερμοκρασίας, κρίσιμη για υλικά ευαίσθητα στη θερμοκρασία.

8. oscillatory Sintering Pressure‌

Ενισχύει την πυκνότητα και τη διεπιφανειακή αντοχή μέσω της δυναμικής πίεσης, μειώνοντας το υπολειμματικό πορώδες‌