Zalety płytek z węglika krzemu

Wafle z węglika krzemu to innowacyjne podłoże półprzewodnikowe o wielu zaletach w porównaniu z tradycyjnym krzemem. Od zrewolucjonizowania energoelektroniki do zapewnienia ultraszybkich systemów komunikacyjnych, węglik krzemu obiecuje przynieść rewolucyjne zmiany w wielu technologiach i branżach.

SiC dobrze radzi sobie z wysokimi temperaturami i napięciami, dzięki czemu jest niezbędnym materiałem dla półprzewodników mocy, ogniw fotowoltaicznych i infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych. Niestety, jego twardość wymaga specjalnych narzędzi do jego cięcia.

Wysoka przewodność cieplna

Płytki z węglika krzemu są niezbędnymi elementami elektroniki mocy ze względu na ich wyjątkową przewodność cieplną i zdolność do skutecznego rozpraszania ciepła podczas pracy, umożliwiając urządzeniom działanie nawet w trudnych warunkach bez pogorszenia wydajności.

Szerokie pasmo wzbronione węglika krzemu utrudnia elektronom przechodzenie z pasm walencyjnych do pasm przewodzenia, co pomaga zapobiegać wyciekom w zastosowaniach wysokonapięciowych i zapobiega wyciekom termicznym. Co więcej, jego odporność na utlenianie i obojętność chemiczna sprawiają, że jest to doskonały materiał do wielu zastosowań półprzewodnikowych w wysokich temperaturach.

Węglik krzemu charakteryzuje się niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, co oznacza, że jego rozszerzanie lub kurczenie się podczas zmian ciepła lub zimna nie zmienia się znacząco, pomagając zmniejszyć naprężenia spowodowane gradientami temperatury, które mogłyby skutkować pękaniem lub złamaniami urządzeń, jednocześnie umożliwiając zmieszczenie większej liczby tranzystorów na jednym waflu - obie cechy są ważne dla poprawy niezawodności produkcji chipów.

Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej

Węglik krzemu charakteryzuje się niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, co oznacza, że nie rozszerza się ani nie kurczy tak znacząco pod wpływem zmian temperatury, co czyni go idealnym materiałem do zastosowań wymagających wysokiej stabilności, takich jak telefony komórkowe i inne urządzenia elektroniczne. Co więcej, węglik krzemu może wytrzymać ekstremalne temperatury, a jednocześnie jest odporny na ataki chemiczne.

Kauczuk silikonowy klasy spożywczej jest nie tylko nietoksyczny, ale może być również stosowany w produkcji żywności. Co więcej, jej różnorodne zastosowania obejmują wykładziny ogniotrwałe i elementy izolacyjne do pieców przemysłowych, a także łożyska ślizgowe i uszczelnienia mechaniczne w systemach rurowych.

Producenci wytwarzają sześcienne płytki z węglika krzemu poprzez podgrzewanie piasku krzemionkowego z koksem naftowym lub innym źródłem węgla do wysokich temperatur w otwartym piecu "Acheson", uzyskując zielony lub czarny krystaliczny węglik krzemu o wysokiej czystości. Niektórzy producenci stosują również chemiczne osadzanie z fazy gazowej do produkcji sześciennego węglika krzemu; obie metody zużywają ogromne ilości energii i sprzętu.

Wysoka twardość

Węglik krzemu jest znany z tego, że jest niezwykle sprężysty i odporny na szok termiczny, co oznacza, że nagłe zmiany temperatury nie powodują jego pęknięć lub złamań. Sprawia to, że węglik krzemu jest doskonałym materiałem dla urządzeń wymagających wysokiej odporności na uszkodzenia, takich jak półprzewodniki mocy; dodatkowo charakteryzuje się niższą rezystancją włączenia i całkowitym ładunkiem bramki, co pozwala na szybsze przełączanie prędkości przy większej wydajności.

Węglik krzemu powstaje z połączenia krzemu i węgla i może przybierać różne struktury krystaliczne. Najbardziej rozpowszechniony jest węglik krzemu alfa, ponieważ jego heksagonalna struktura krystaliczna naśladuje wurcyt. Modyfikacja beta z jej strukturą krystaliczną blendy cynkowej może być mniej rozpowszechniona, ale nadal ma kilka zastosowań.

Podłoża z węglika krzemu są wymagane do produkcji wielu zaawansowanych urządzeń półprzewodnikowych i muszą być odpowiednio przygotowane, aby ułatwić wzrost epitaksjalny z wysokim poziomem precyzji i spójności. Aby wykonać to zadanie, do wzrostu epitaksjalnego stosuje się zawiesinę polerską na bazie diamentu i podkładkę polerską, która pasuje do określonego oprzyrządowania zainstalowanego w zakładach klientów.

Wysoka odporność na szok termiczny

Wafle z węglika krzemu oferują wyjątkową odporność na szok termiczny dzięki doskonałej przewodności cieplnej i niskiej rozszerzalności, dzięki czemu nadają się do wytrzymywania ekstremalnie wysokich temperatur bez utraty wytrzymałości. Ich właściwości sprawiają, że nadają się do stosowania jako wsporniki tacek na wafle lub łopatki w piecach elektrycznych, a nawet są odporne na kwasy lub stopione sole.

Węglik krzemu jest coraz częściej wybieranym materiałem na narzędzia ścierne, takie jak tarcze tnące i ściernice, ze względu na jego odporność na korozję, ścieranie i erozję. Odlewnie używają tygli z węglika krzemu do topienia metali w odlewniach; jego właściwości fizyczne, a także wyjątkowe właściwości elektroniczne sprawiają, że jest on odpowiednim kandydatem do urządzeń zasilających.

Przy zakupie płytek z węglika krzemu kluczowe znaczenie ma ocena ich morfologii kryształów i gęstości defektów, ponieważ będzie to miało wpływ na wydajność urządzenia. Ponadto nie należy zapominać o wyborze skutecznego procesu domieszkowania w celu uzyskania pożądanych właściwości elektrycznych.