SiC keramika ima jaka svojstva kovalentnog vezivanja i teško se sinteruje

SiC keramika ima jaka svojstva kovalentnog vezivanja i teško se sinteruje

U 1980-im, neke razvijene zemlje počele su istraživanje i razvoj AlN keramičkih supstrata, s Japanom na čelu svijeta. U Japanu još uvijek postoje mnoge kompanije koje istražuju i proizvode AlN keramičke podloge, kao što su Keito, Nippon Special Ceramics, Sumitomo Metal Industries, Fujitsu, Toshiba i Nippon Electric. Osnovna sirovina za pripremu AlN keramike, AlN prah, ima složene procese pripreme, visoku potrošnju energije, duge cikluse i visoke cijene. Visoka cijena ograničava široku primjenu AlN keramike, tako da se trenutno AlN keramičke podloge uglavnom koriste u vrhunskim industrijama [4].

1.3 Si3N4 keramička podloga

Si3N4 ima tri kristalne strukture, odnosno Xiang Xianghe fazu, među kojima je Xianghe faza najčešći oblik Si3N4, koja je heksagonalna struktura. Si3N4 ima mnoga odlična svojstva, kao što su visoka tvrdoća, visoka čvrstoća, nizak koeficijent toplinske ekspanzije, nisko puzanje pri visokim temperaturama, dobra otpornost na oksidaciju, dobre performanse termičke korozije i nizak koeficijent trenja. Teoretska toplotna provodljivost monokristalnog silicijum nitrida može dostići 400W/(m · K), što ima potencijal da postane supstrat visoke toplotne provodljivosti. Osim toga, koeficijent termičke ekspanzije Si3N4 je oko 3,0 × 10-6 stepena, što je dobro usklađeno s materijalima kao što su Si, SiC i GaAs, što čini Si3N4 keramiku atraktivnim materijalom supstrata za visoku čvrstoću i visoku toplotnu provodljivost elektronski uređaji [4].

Međutim, dielektrične performanse Si3N4 keramike su malo loše (sa dielektričnom konstantom od 8,3 i dielektričnim gubitkom od 0.001~0,1), a troškovi proizvodnje su također visoki, što ograničava primjena kao keramička podloga za elektroničko pakovanje.

1.4 SiC keramičke podloge

Toplotna provodljivost SiC keramike je vrlo visoka, u rasponu od 100 do 400 W/(m · k) na visokim temperaturama, što je 13 puta više od Al2O3; Dobre antioksidativne performanse, temperatura raspadanja iznad 2500 stepeni, još uvek se može koristiti u oksidacionoj atmosferi na 1600 stepeni; Osim toga, ima dobru električnu izolaciju i niži koeficijent toplinskog širenja od Al2O3 i AlN. SiC keramika ima jaka svojstva kovalentnog vezivanja i teško se sinteruje. Obično se dodaje mala količina bora ili aluminijum oksida kao pomoć pri sinterovanju radi poboljšanja gustoće. Eksperimenti su pokazali da su berilij, bor, aluminij i njihovi spojevi najefikasniji aditivi koji mogu povećati gustoću SiC keramike do preko 98% [3].

Međutim, dielektrična konstanta SiC je previsoka, četiri puta veća od AlN, a njegova tlačna čvrstoća je niska, tako da je pogodan samo za pakiranje male gustine, a ne za pakovanje velike gustine. Osim što se koristi za komponente integriranog kola, komponente niza i laserske diode, koristi se i za provodljive strukturne dijelove.

www.superbheater.com