Fördelar med kiselkarbidskivor

Kiselkarbidskivor är ett innovativt halvledarsubstrat med många fördelar jämfört med traditionellt kisel. Från att revolutionera kraftelektronik till att tillhandahålla kommunikationssystem med ultrahög hastighet lovar kiselkarbid att medföra revolutionerande förändringar inom en rad olika tekniker och branscher.

SiC står emot höga temperaturer och spänningar väl, vilket gör det till ett viktigt material för krafthalvledare, solceller och laddningsinfrastruktur för elfordon. Tyvärr kräver dess hårdhet specialverktyg för att skära i det.

Hög värmeledningsförmåga

Kiselkarbidskivor är viktiga komponenter i kraftelektronik på grund av sin exceptionella värmeledningsförmåga och förmåga att sprida värme effektivt under drift, vilket gör att enheterna kan fungera även under tuffa förhållanden utan att prestandan försämras.

Kiselkarbidens breda bandgap gör det svårt för elektroner att passera från dess valensband till dess ledningsband, vilket bidrar till att förhindra läckage i högspänningsapplikationer och förhindrar termiskt läckage. Dessutom gör dess motståndskraft mot oxidation och kemiska inertitet det till ett utmärkt materialval för många halvledarapplikationer med höga temperaturer.

Kiselkarbid har en låg termisk expansionskoefficient, vilket innebär att dess expansion eller sammandragning under värme- eller köldförändringar inte förändras nämnvärt, vilket bidrar till att minska spänningar orsakade av temperaturgradienter som kan leda till sprickbildning eller frakturerade enheter, samtidigt som det gör det möjligt att få plats med fler transistorer på en wafer - båda viktiga egenskaper för att förbättra tillförlitligheten i chiptillverkningen.

Låg värmeutvidgningskoefficient

Kiselkarbid har en låg termisk expansionskoefficient, vilket innebär att det inte expanderar eller drar ihop sig lika mycket när temperaturen ändras, vilket gör det till ett idealiskt material för applikationer som kräver hög grad av stabilitet, t.ex. mobiltelefoner och andra elektroniska enheter. Dessutom kan kiselkarbid klara extrema temperaturer samtidigt som det motstår kemiska angrepp.

Silikongummi av livsmedelskvalitet är inte bara giftfritt utan kan också användas i livsmedelsproduktion. Användningsområdena sträcker sig dessutom från eldfasta infodringar och isoleringskomponenter för industriugnar till friktionslager och mekaniska tätningar i rörsystem.

Tillverkare producerar kubiska kiselkarbidskivor genom att hetta upp kiselsand med petroleumkoks eller annan kolkälla till höga temperaturer i en öppen “Acheson”-ugn, varvid grön eller svart kristallin kiselkarbid med hög renhet kommer ut. Vissa tillverkare använder också kemisk förångningsdeposition för att producera kubisk kiselkarbid; båda metoderna förbrukar stora mängder energi och utrustning.

Hög hårdhet

Kiselkarbid är känt för att vara extremt tåligt och motståndskraftigt mot termisk chock, vilket innebär att plötsliga temperaturväxlingar inte spräcker det eller leder till plötsliga brott eller frakturer. Detta gör kiselkarbid till ett utmärkt materialval för enheter som kräver hög motståndskraft mot skador, t.ex. krafthalvledare; dessutom har kiselkarbid lägre on-resistans och total gate-laddning, vilket möjliggör snabbare växlingshastigheter med högre effektivitet.

Kiselkarbid framställs genom att kisel och kol kombineras och kan anta olika kristallina strukturer. Alfa-kiselkarbid har den mest utbredda användningen, eftersom dess hexagonala kristallstruktur efterliknar Wurtzite. Betamodifiering med sin zinkblende-kristallstruktur kan vara mindre utbredd men har fortfarande flera applikationer.

Kiselkarbidsubstrat krävs för tillverkning av många sofistikerade halvledarkomponenter och måste förberedas på lämpligt sätt för att underlätta epitaxial tillväxt med hög precision och konsekvens. För att klara denna uppgift används en diamantbaserad polerslurry och polerplatta som matchar specifika verktyg som installerats hos kunderna för epitaxial tillväxt.

Hög motståndskraft mot termisk chock

Kiselkarbidskivor erbjuder exceptionellt motstånd mot termisk chock med sin överlägsna värmeledningsförmåga och låga expansion, vilket gör dem lämpliga för att motstå temperaturer som når extremt höga temperaturer utan att förlora styrka. Deras egenskaper gör dem lämpliga för användning som stöd för wafertråg eller paddlar i elektriska ugnar, och de är till och med resistenta mot syror eller smälta salter.

Kiselkarbid är ett alltmer populärt materialval för slipverktyg, t.ex. kapskivor och slipskivor, tack vare dess beständighet mot korrosion, nötning och erosion. Gjuterier använder kiselkarbiddeglar för att smälta metaller i gjuterier; dess fysiska egenskaper samt exceptionella elektroniska egenskaper gör det till en lämplig kandidat för kraftaggregat.

När man köper kiselkarbidwafers är det viktigt att bedöma kristallmorfologin och defekttätheten eftersom detta påverkar enhetens prestanda. Dessutom får man inte glömma bort att välja en effektiv dopningsprocess för att uppnå önskade elektriska egenskaper.