Avantajele plăcilor de carbură de siliciu

Plăcuța de carbură de siliciu este un compus artificial de siliciu și carbon care oferă proprietăți electrice și de rezistență la căldură excepționale.

Rezistența la șocuri termice face ca acest material să fie perfect pentru utilizarea în semiconductori de putere și în infrastructura de încărcare a vehiculelor electrice, furnizând sarcini mecanice tranzitorii cauzate de schimbările bruște de temperatură. Această proprietate îl face alegerea materialului perfect atunci când se ia în considerare rezistența la șocuri termice ca o cerință de utilizare.

Conductivitate termică ridicată

Conductivitatea termică ridicată a plachetelor de carbură de siliciu (SiC) le face un candidat principal pentru dispozitivele electronice care funcționează atât la temperatură, cât și la tensiune ridicată, cum ar fi semiconductorii de putere utilizați în vehiculele electrice sau în tehnologia 5G, sau senzorii de mare viteză. Capacitatea lor de a rezista la medii dificile, precum cele din industria aerospațială, diferențiază SiC de alte materiale pentru plachete.

Fabricarea plachetelor de SiC necesită mai multe etape critice. În primul rând, lingourile monocristaline sunt tăiate în plachete subțiri cu ajutorul unui ferăstrău de precizie. Apoi, aceste plachete sunt supuse unor tratamente chimice și mecanice pentru a obține o suprafață și o grosime uniforme înainte de a servi drept bază pentru procesele de fotolitografie, gravură și depunere care creează dispozitive semiconductoare.

Ingineria și cercetarea sunt esențiale în acest proces, mai ales că carbura de siliciu este mult mai dură decât echivalentul său din siliciu și, prin urmare, este nevoie de mult mai mult timp pentru a tăia decât echivalentul său din siliciu. Prin urmare, metodele de feliere trebuie calibrate cu atenție.

În prezent, există mai multe metode disponibile pentru producerea de plachete SiC de înaltă calitate. Una dintre aceste metode este felierea cu laser; această abordare s-a dovedit deosebit de eficientă pentru materialele mari și dure precum SiC; cu toate acestea, acest proces poate fi costisitor și necesită un efort ingineresc considerabil pentru a fi implementat cu succes.

Rezistență ridicată la șocuri termice

Plăcile de carbură de siliciu revoluționează electronica de putere. Datorită capacității lor de a rezista la temperaturi și tensiuni ridicate, aceste plachete au devenit componente esențiale ale vehiculelor electrice și ale sistemelor de energie regenerabilă. Bandgap-ul lor larg le permite să suporte frecvențe mai mari decât materialele semiconductoare tradiționale.

SiC este un material ceramic extrem de dur, conceput pentru a rezista la temperaturi extreme și, în același timp, la atacuri chimice, ceea ce îl face materialul perfect pentru utilizarea în periferice de încălzire și cuptoare de semiconductori. În plus, rezistența sa la șocurile termice ajută la limitarea daunelor cauzate de schimbările bruște de temperatură.

Plăcile de carbură de siliciu oferă mai mult decât rezistență la șocurile termice; ele au, de asemenea, un coeficient scăzut de dilatare termică, ceea ce înseamnă că dilatarea și contracția lor au loc la rate aproximativ egale, menținând dimensiunile constante în condiții extreme. Această caracteristică face carbura de siliciu ideală pentru fabricarea dispozitivelor mici care includ mai multe tranzistori pe un cip.

Materialul de carbură de siliciu poate fi produs fie prin sinterizare cu arc electric la temperaturi ridicate într-un cuptor cu vid, fie prin depunere chimică în stare de vapori (CVD), prin care gaze specializate intră într-un mediu cu vid și se combină pentru a forma cristale cubice de carbură de siliciu care sunt apoi depuse pe substraturi folosind fie depunerea în suspensie, fie instrumente diamantate.

Stabilitate la temperaturi ridicate

Plăcile de carbură de siliciu posedă proprietăți electrice și termice excepționale care le fac materialul perfect pentru aplicațiile electronice de putere. Bandgap-ul lor larg le permite să reziste la temperaturi și tensiuni mai mari decât alte materiale semiconductoare; în plus, mobilitatea ridicată a electronilor le permite să gestioneze curenți mai mari mai eficient, ceea ce conduce la timpi de răspuns mai rapizi și la o densitate energetică crescută.

Fabricarea plachetelor SiC începe cu lingouri monocristaline de safir, germaniu sau siliciu de înaltă puritate. Odată tăiate în plachete subțiri cu un ferăstrău de precizie, aceste lingouri sunt supuse mai multor procese chimice și mecanice pentru a obține o suprafață plană și netedă - care servește drept pânză pe care vor lua formă dispozitive precum fotolitografia, gravura și depunerea.

Carbura de siliciu este un compus chimic format din siliciu pur și carbon care poate fi dopat cu azot sau fosfor pentru a produce semiconductori de tip n, sau cu galiu, aluminiu sau bor pentru a crea semiconductori de tip p. Datorită rezistenței sale la coroziune, punctului de topire scăzut și proprietăților de stabilitate termică, PEEK poate fi utilizat în multe aplicații industriale - de la suporturi și palete pentru tăvi de wafer pentru cuptoarele de semiconductori, la suporturi și palete pentru tăvi de wafer utilizate ca mecanisme de transfer al wafer-urilor. Rezistența și durabilitatea excepționale ale carburii de siliciu o fac un material ideal pentru utilizarea în dispozitivele de control al temperaturii și tensiunii, cum ar fi termistoarele și varistoarele. În plus, acest material extrem de rezistent rezistă bine la expunerea la radiații, precum și la atacuri chimice - calități care au dus la adoptarea sa pe scară largă în aplicații de alimentare, cum ar fi automobilele electrice și infrastructura de încărcare.

Durabilitate ridicată

Plăcile de carbură de siliciu pot rezista la temperaturi și tensiuni extreme, ceea ce le face o alegere excelentă pentru dispozitivele electronice care necesită performanțe ridicate în medii solicitante, cum ar fi vehiculele electrice, conversia energiei solare, tehnologia wireless 5G sau electronica aerospațială.

Plachetele de carbură de siliciu (SiC) sunt create din lingouri monocristaline de safir, germaniu sau siliciu care au fost tăiate în plachete cu ajutorul unor ferăstraie de precizie. După ce au fost șlefuite și finisate prin procese chimice și mecanice pentru a obține o suprafață uniformă și o grosime uniformă, plachetele de SiC devin candidați ideali pentru procesele de prelucrare fotolitografică, gravură sau depunere.

Plăcile de SiC sunt supuse unor tensiuni și șocuri severe în timpul producției. Datorită naturii sale fragile, trebuie luate măsuri de precauție la manipularea acestui material; de exemplu, lucrătorii trebuie să poarte echipament de protecție pentru a evita inhalarea de praf și contaminarea.

SiC este un material semiconductor cu bandă largă, oferind performanțe superioare la temperatură și frecvență față de dispozitivele convenționale pe bază de siliciu. Acest lucru face din SiC un material atractiv pentru companii precum ON Semiconductor (ON) și Wolfspeed (WOLF), care produc semiconductori de putere pe substraturi de carbură de siliciu.

Plăcile de calitate joacă un rol esențial în adecvarea lor pentru diverse aplicații. Clasificarea plăcilor de carbură de siliciu - Prime și Research - stabilește pragurile de performanță pe care acestea trebuie să le atingă pentru a ajuta inginerii să obțină rezultatele dorite. Plăcile de calitate superioară au densități scăzute de defecte și densități de micropipe pentru a garanta imperfecțiuni minime care ar putea altera funcționalitatea dispozitivelor, de exemplu.