Какво е силициев нитрид

Силициев нитрид (Si3N4)е ключов материал в разработването на усъвършенствана високотемпературна структурна керамика. Известен със своите изключителни свойства като устойчивост на висока температура, устойчивост на износване, ниска плътност, висока якост и твърдост, той си е спечелил репутацията на „универсален шампион в света на материалите“. Тези уникални характеристики са направили керамиката от силициев нитрид незаменима в редица авангардни области, включително машиностроене, космическа техника, национална отбрана, полупроводникова технология и дори биомедицински приложения.

Силициев нитриде неорганично, неметално съединение, съставено от Si-N тетраедрични единици, характеризиращо се със силна ковалентна връзка между атомите. Високата якост на свързване между силициевите и азотните атоми осигурява на Si3N4 изключителни механични свойства, включително превъзходна твърдост и отлична устойчивост на износване. Керамиката му демонстрира силна устойчивост на огъване и компресия, което го прави много издръжлив в взискателни среди. Въпреки това, същата силна ковалентна връзка, която придава силата на силициевия нитрид, също води до ограничена пластична деформация, което означава, че кристалната структура има много малко системи за приплъзване. Това придава на силициевия нитрид крехък характер, което го прави по-податлив на счупване при напрежение.

Едно от основните предимства насилициев нитриде неговата силна химическа стабилност, произтичаща от пространствената мрежова структура, образувана от тетраедричните единици на силициевия нитрид. Това го прави много устойчив на повечето неорганични киселини и основи, с изключение на флуороводородна киселина, която може да корозира материала. Тази химическа устойчивост добавя към неговата надеждност в сурови химически среди, като допълнително разширява потенциалните му приложения в критични индустрии.

Кристални структури от силициев нитрид

Силициев нитридсъществува в три различни кристални структури: α-фаза, β-фаза и γ-фаза. Сред тях α и β фазите са най-често наблюдаваните и използвани форми на Si3N4, като и двете принадлежат към хексагоналната кристална система. Стабилната мрежова структура на тези фази е отговорна за отличните механични и термични свойства, които правят керамиката от силициев нитрид идеална за различни приложения.

β-фазата (β-Si3N4) е особено важна в инженерните приложения поради превъзходната си производителност при високи температури и химическа устойчивост. Това е най-широко използваната кристална форма в индустрии като космическата промишленост, отбраната и машиностроенето. Например β-Si3N4 се използва в производството на високопроизводителни керамични части на двигатели, ротори и статори за газови турбини и механични уплътнителни пръстени, където неговите самосмазващи свойства и висока издръжливост при екстремни условия са високо ценени.

За разлика от това, γ-фазата (γ-Si3N4) е много по-рядко срещана форма на силициев нитрид, която може да се синтезира само при условия на висока температура и високо налягане. В резултат на това изследванията върху структурите на силициевия нитрид са фокусирани предимно върху α и β фазите.

Висока топлопроводимостКерамични субстрати от силициев нитрид

Тъй като електронната индустрия продължава да се развива към по-голяма систематизация, интелигентност и интеграция, изискванията към полупроводниковите устройства бързо нарастват. С нарастващата входна мощност на електронните чипове и по-плътните вериги, топлината, генерирана по време на работа, се превръща в значително предизвикателство. Ефективното разсейване на топлината се превърна в критичен фактор за подобряване на цялостната производителност и ефективност на полупроводниковите устройства и тук силициевият нитрид играе жизненоважна роля.

Високата теоретична топлопроводимост на силициевия нитрид, съчетана с отлична електрическа изолация и устойчивост на окисляване, го прави идеален материал за субстрати за електронни опаковки с висока мощност. В допълнение, неговият коефициент на термично разширение съвпада много с този на материалите, използвани в полупроводниковите чипове, осигурявайки структурна цялост и минимизирайки термичния стрес по време на работа. Тези свойства позволяват производството на високоефективни субстрати за разсейване на топлината в приложения като високоскоростни вериги, IGBT (биполярни транзистори с изолиран затвор), LG (световоди) и CPV (концентрирани фотоволтаични) системи.

Способността на силициевия нитрид да разсейва топлината ефективно, като същевременно поддържа електрическа изолация и механична стабилност, е от съществено значение за устройства, работещи с големи количества енергия. Неговото отлично представяне в тези области не само гарантира надеждната работа на силовите полупроводници, но също така допринася за миниатюризацията и ефективността на съвременните електронни системи.

Заключение

В обобщение, уникалната комбинация от здравина, устойчивост на топлина, химическа стабилност и топлопроводимост на силициевия нитрид го прави незаменим материал в различни приложения с висока производителност. От използването му в космическото пространство и отбраната за производство на издръжливи високотемпературни компоненти до ролята му при решаването на предизвикателствата, свързани с разсейването на топлината в полупроводникови устройства с висока мощност, силициевият нитрид продължава да бъде жизненоважен играч в напредъка на съвременните технологии. Тъй като изследванията продължават да изследват неговите свойства и потенциал, силициевият нитрид е готов да остане шампион в света на съвременните материали.

Semicorex предлага високо качествоSiN субстрат. Ако имате запитвания или се нуждаете от допълнителни подробности, моля не се колебайте да се свържете с нас.

Телефон за връзка +86-13567891907

Имейл: sales@semicorex.com