Mikä on piinitridi

Piinitridi (Si3N4)on keskeinen materiaali kehittyneen korkeita lämpötiloja kestävän rakennekeramiikan kehittämisessä. Poikkeuksellisista ominaisuuksistaan, kuten korkeiden lämpötilojen kestävyydestä, kulutuskestävyydestä, alhaisesta tiheydestä, suuresta lujuudesta ja kovuudesta tunnettu se on ansainnut maineen "materiaalimaailman monipuolisena mestarina". Nämä ainutlaatuiset ominaisuudet ovat tehneet piinitridikeramiikasta välttämättömäksi useilla huippuluokan aloilla, mukaan lukien koneenrakennus, ilmailu, maanpuolustus, puolijohdeteknologia ja jopa biolääketieteen sovellukset.

Piinitridion epäorgaaninen, ei-metallinen yhdiste, joka koostuu Si-N-tetraedrisistä yksiköistä, jolle on tunnusomaista vahva kovalenttinen sidos atomien välillä. Suuri sidoslujuus pii- ja typpiatomien välillä tarjoaa Si3N4:lle erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, mukaan lukien erinomaisen kovuuden ja erinomaisen kulutuskestävyyden. Sen keramiikka osoittaa vahvaa taivutus- ja puristuskestävyyttä, mikä tekee siitä erittäin kestävän vaativissa ympäristöissä. Sama vahva kovalenttinen sidos, joka antaa piinitridille lujuuden, johtaa kuitenkin myös rajoitettuun plastiseen muodonmuutokseen, mikä tarkoittaa, että kiderakenteessa on hyvin vähän liukujärjestelmiä. Tämä tekee piinitridistä haurauden, mikä tekee siitä alttiimman murtumaan rasituksen alaisena.

Yksi tärkeimmistä eduistapiinitridion sen vahva kemiallinen stabiilius, joka johtuu piinitriditetraedristen yksiköiden muodostamasta avaruudellisesta verkkorakenteesta. Tämä tekee siitä erittäin kestävän useimpia epäorgaanisia happoja ja emäksiä lukuun ottamatta fluorivetyhappoa, joka voi syövyttää materiaalia. Tämä kemiallinen kestävyys lisää sen luotettavuutta ankarissa kemiallisissa ympäristöissä ja laajentaa edelleen sen potentiaalisia sovelluksia kriittisillä teollisuudenaloilla.

Piinitridikristallirakenteet

Piinitridiesiintyy kolmessa eri kiderakenteessa: α-faasi, β-faasi ja y-faasi. Näistä α- ja β-faasit ovat yleisimmin havaitut ja käytetyt Si3N4:n muodot, jotka molemmat kuuluvat kuusikulmaiseen kidejärjestelmään. Näiden vaiheiden vakaa verkkorakenne on vastuussa erinomaisista mekaanisista ja lämpöominaisuuksista, jotka tekevät piinitridikeramiikasta ihanteellisen erilaisiin sovelluksiin.

β-faasi (β-Si3N4) on erityisen tärkeä suunnittelusovelluksissa sen erinomaisen suorituskyvyn korkeissa lämpötiloissa ja kemikaalien kestävyyden vuoksi. Se on laajimmin käytetty kidemuoto sellaisilla aloilla kuin ilmailu-, puolustus- ja koneenrakennus. Esimerkiksi β-Si3N4:ää käytetään korkean suorituskyvyn keraamisten moottorin osien, kaasuturbiinien roottoreiden ja staattorien sekä mekaanisten tiivisterenkaiden valmistuksessa, joissa sen itsevoitelevia ominaisuuksia ja suurta kestävyyttä äärimmäisissä olosuhteissa arvostetaan.

Sitä vastoin y-faasi (γ-Si3N4) on paljon harvinaisempi piinitridin muoto, joka voidaan syntetisoida vain korkean lämpötilan ja korkean paineen olosuhteissa. Tämän seurauksena piinitridirakenteiden tutkimus on keskittynyt ensisijaisesti α- ja β-faasiin.

Korkea lämmönjohtavuusKeraamiset piinitridialustat

Kun elektroniikkateollisuus jatkaa kehittymistään kohti suurempaa systematisointia, älykkyyttä ja integraatiota, puolijohdelaitteiden vaatimukset kasvavat nopeasti. Elektronisten sirujen syöttötehon ja tiheämmin pakattujen piirien kasvaessa käytön aikana syntyvästä lämmöstä tulee merkittävä haaste. Tehokas lämmönpoisto on tullut kriittinen tekijä puolijohdelaitteiden yleisen suorituskyvyn ja tehokkuuden parantamisessa, ja tässä piinitridillä on tärkeä rooli.

Piinitridin korkea teoreettinen lämmönjohtavuus yhdistettynä erinomaiseen sähköeristykseen ja hapettumisenkestävyyteen tekevät siitä ihanteellisen materiaalin suuritehoisille elektroniikkapakkausalustoille. Lisäksi sen lämpölaajenemiskerroin vastaa läheisesti puolijohdesiruissa käytettyjen materiaalien lämpölaajenemiskerrointa, mikä varmistaa rakenteellisen eheyden ja minimoi lämpörasituksen käytön aikana. Nämä ominaisuudet mahdollistavat korkean suorituskyvyn substraattien tuotannon lämmönpoistoa varten sellaisissa sovelluksissa kuin nopeat piirit, IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistors), LG (Light Guides) ja CPV (Concentrated Photovoltaic) -järjestelmät.

Piinitridin kyky hajottaa lämpöä tehokkaasti, samalla kun se säilyttää sähköisen eristyksen ja mekaanisen vakauden, on olennainen suuria määriä tehoa käsitteleville laitteille. Sen erinomainen suorituskyky näillä alueilla ei ainoastaan ​​takaa tehopuolijohteiden luotettavaa toimintaa, vaan edistää myös nykyaikaisten elektronisten järjestelmien pienentämistä ja tehokkuutta.

Johtopäätös

Yhteenvetona voidaan todeta, että piinitridin ainutlaatuinen lujuuden, lämmönkestävyyden, kemiallisen stabiilisuuden ja lämmönjohtavuuden yhdistelmä tekee siitä välttämättömän materiaalin monissa korkean suorituskyvyn sovelluksissa. Piinitridin käyttö ilmailu- ja puolustusteollisuudessa kestävien, korkeita lämpötiloja kestävien komponenttien valmistuksessa ja sen roolissa lämmönpoistohaasteiden ratkaisemisessa suuritehoisissa puolijohdelaitteissa on edelleen tärkeä toimija nykyaikaisten teknologioiden edistämisessä. Kun tutkimus jatkaa sen ominaisuuksien ja mahdollisuuksien tutkimista, piinitridi on valmis pysymään mestarina kehittyneiden materiaalien maailmassa.

Semicorex offers high-quality SiN-substraatti. Jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset lisätietoja, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä.

Puhelinnumero +86-13567891907

Sähköposti: sales@semicorex.com