O que são cerâmica de carboneto de silício?

Na indústria de semicondutores em expansão de hoje, os componentes de cerâmica semicondutores garantiram uma posição vital em equipamentos semicondutores devido às suas propriedades únicas. Vamos nos aprofundar nesses componentes críticos.

Ⅰ.Quais materiais são usados ​​em componentes de cerâmica semicondutores?

(1) ‌alumina cerâmica (Al₂o₃) ‌

A cerâmica de alumina é o "cavalo de batalha" para os componentes de cerâmica de fabricação. Eles exibem excelentes propriedades mecânicas, pontos de fusão ultra-altos e dureza, resistência à corrosão, forte estabilidade química, alta resistividade e isolamento elétrico superior. Eles são comumente usados ​​para fabricar placas de polimento, chucks a vácuo, braços de cerâmica e partes semelhantes.

(2) ‌ Cerâmica de nitreto de alumínio (ALN) ‌

A cerâmica de nitreto de alumínio apresenta alta condutividade térmica, um coeficiente de expansão térmica que combina com o de silício e baixa constante e perda dielétrica. Com vantagens como alto ponto de fusão, dureza, condutividade térmica e isolamento, eles são usados ​​principalmente em substratos que dissipam o calor, bocais de cerâmica e tampas eletrostáticas.

(3) ‌yttria Ceramics (y₂o₃) ‌

A Cerâmica da YTTRIA possui um ponto de fusão alto, excelente estabilidade química e fotoquímica, baixa energia do fônon, alta condutividade térmica e boa transparência. Na indústria de semicondutores, eles são frequentemente combinados com cerâmica de alumina - por exemplo, os revestimentos YTTRIA são aplicados à cerâmica de alumina para produzir janelas de cerâmica.

(4) ‌ Cerâmica de nitreto de Silicon (Si₃n₄) ‌

A cerâmica de nitreto de silício é caracterizada por um ponto de fusão alto, dureza excepcional, estabilidade química, baixo coeficiente de expansão térmica, alta condutividade térmica e forte resistência ao choque térmico. Eles mantêm uma excelente resistência ao impacto e força abaixo de 1200 ° C, tornando-os ideais para substratos de cerâmica, ganchos de carga, pinos de posicionamento e tubos de cerâmica.

(5) ‌ Cerâmica de carboneto de Silicon (SIC) ‌

A cerâmica de carboneto de silício, semelhante a diamante em propriedades, são materiais leves, ultra-duros e de alta resistência. Com desempenho abrangente excepcional, resistência ao desgaste e resistência à corrosão, eles são amplamente utilizados em assentos de válvula, rolamentos deslizantes, queimadores, bocais e trocadores de calor.

(6) ‌zirconia Ceramics (ZRO₂) ‌

A cerâmica de zircônia oferece alta resistência mecânica, resistência ao calor, resistência a ácido/álcalis e excelente isolamento. Com base no conteúdo da zircônia, eles são categorizados em:

● Cerâmica de precisão‌ (conteúdo superior a 99,9%, usado para substratos de circuitos integrados e materiais isolantes de alta frequência).

● Cerâmica comum‌ (para produtos de cerâmica de uso geral).

Ⅱ.Características estruturais dos componentes de cerâmica semicondutores

(1) cerâmica de Desensidade‌

A densa cerâmica é amplamente utilizada na indústria de semicondutores. Eles alcançam densificação minimizando os poros e são preparados por meio de métodos como sinterização da reação, sinterização sem pressionamento, sinterização em fase líquida, prensagem a quente e prensagem isostática quente.

(2) ‌ ‌ ‌ Cerâmica porosa‌

Em contraste com a densa cerâmica, a cerâmica porosa contém um volume controlado de vazios. Eles são classificados pelo tamanho dos poros em cerâmica microporosa, mesoporosa e macroporosa. Com baixa densidade a granel, estrutura leve, grande área de superfície específica, propriedades eficazes de filtração/isolamento térmico/propriedades acústicas e desempenho químico/físico estável, eles são usados ​​para fabricar vários componentes em equipamentos semicondutores.

Ⅲ.Como a cerâmica de semicondutores é formada?

Existem vários métodos de moldagem para produtos de cerâmica, e os métodos de moldagem comumente usados ​​para peças de cerâmica semicondutores são as seguintes:

Ⅳ.Métodos de sinterização de componentes de cerâmica semicondutores‌

1. Sintarração de estado sólido‌

Alcança a densificação através do transporte de massa sem fases líquidas, adequadas para cerâmica de alta pureza‌.

2. ‌ Sinteração da fase líquida ‌

Utiliza fases líquidas transitórias para melhorar a densificação, mas corre o risco de fases de vidro limite de grão que degradam o desempenho de alta temperatura‌.

3. ‌ Síntese de alta temperatura para proputa de si mesmo (shs) ‌

Baseia-se em reações exotérmicas para síntese rápida, particularmente eficaz para compostos não estoquiométricos.

4.‌Microwave Sintering‌

Permite aquecimento uniforme e processamento rápido, melhorando as propriedades mecânicas em cerâmicas em escala submicron.

5.‌SPARK Plasma Sinteting (SPS) ‌

Combina correntes elétricas pulsadas e pressão para densificação ultra-rápida, ideal para materiais de alto desempenho‌.

6. ‌ Sinteração do Flash‌

Aplica campos elétricos para obter densificação de baixa temperatura com crescimento de grãos suprimidos‌.

7. ‌ Sinteração resultante ‌

Usa solventes transitórios e pressão para consolidação de baixa temperatura, crítica para materiais sensíveis à temperatura‌.

8. ‌Scilatório de sinterização da pressão ‌

Aumenta a densificação e a força interfacial através da pressão dinâmica, reduzindo a porosidade residual‌