Después de entrar en la era de la información inteligente, los dispositivos semiconductores ocuparon rápidamente nuestras vidas. Debido a que el calor generado por la pieza de trabajo es un factor clave que causa la falla de los dispositivos semiconductores, para evitar muchos problemas causados por fallas del dispositivo y garantizar su funcionamiento efectivo y seguro a largo plazo, es necesario estar equipado con una disipación de calor eficiente. sistema.
En la actualidad, en el trabajo de la industria para la "disipación de calor", la sustitución del nuevo sustrato cerámico es una parte muy importante. Excelente resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, alta conductividad térmica, alta resistencia mecánica, coeficiente de expansión térmica combinado con el chip y características que no se deterioran fácilmente hacen que el sustrato cerámico sea más ventajoso que el metal, el plástico y otros materiales, adecuado para productos con altas temperaturas y ambiente exterior hostil, por lo que es cada vez más aceptado por el público.
El sustrato cerámico desempeña las siguientes funciones en los circuitos integrados de semiconductores: proporcionar soporte mecánico y protección ambiental para chips y componentes electrónicos; Proporciona canales de disipación de calor para evitar una temperatura local excesiva, lo que mejora la confiabilidad del dispositivo. En la actualidad, los materiales de sustrato cerámico que pueden cumplir estos requisitos son principalmente alúmina, nitruro de aluminio, óxido de berilio, nitruro de silicio, etc.
Entre ellos, la ventaja de las cerámicas de nitruro de silicio es que es una cerámica especial con un excelente rendimiento integral, con alta resistencia, alta dureza, alta resistividad, buena resistencia al choque térmico, baja pérdida dieléctrica y bajo coeficiente de expansión, etc., todos los aspectos de el rendimiento es más equilibrado, es el mejor rendimiento integral de los materiales cerámicos estructurales. Y los dispositivos electrónicos de potencia en trenes de alta velocidad, vehículos eléctricos y otros campos a menudo enfrentan golpes, vibraciones y otros entornos mecánicos complejos, por lo que las excelentes propiedades mecánicas de las cerámicas de nitruro de silicio precisamente hacen que tengan una fuerte competitividad en los campos anteriores.
En cuanto a las propiedades térmicas, Lightfoot y Haggerty han propuesto que la conductividad térmica teórica del nitruro de silicio basado en la estructura del Si3N4 está entre 200 y 300W/(m·K), por lo que es razonable decir que el nitruro de silicio tiene un gran potencial en calor. disipación. Sin embargo, el ideal es completo, la realidad es la sensación ósea, el nitruro de silicio en comparación con otros materiales cerámicos, el umbral de entrada es alto, no solo la dificultad técnica es grande, sino que también el costo de procesamiento es alto, el silicio comercial actual La conductividad térmica del sustrato de nitruro está básicamente entre 85 y 95 W/m·K, el sustrato de mayor conductividad térmica ( 150 W/m·K) aún se encuentra en la etapa de laboratorio.
En resumen, con el profundo desarrollo de la era de la información inteligente, la amplia aplicación de dispositivos semiconductores ha planteado mayores requisitos para la tecnología de disipación de calor. Con su excelente soporte mecánico, protección ambiental, rendimiento de disipación de calor y rendimiento integral, las cerámicas de nitruro de silicio muestran un gran potencial y competitividad en el campo de los dispositivos semiconductores, especialmente en entornos mecánicos complejos como trenes de alta velocidad y vehículos eléctricos, y sus ventajas son más significativo. Sin embargo, la comercialización de cerámicas de nitruro de silicio no es un camino fácil, y la dificultad técnica y el alto costo de procesamiento se han convertido en el cuello de botella que restringe su aplicación a gran escala. Sin embargo, los investigadores están haciendo incansables esfuerzos para superar las dificultades técnicas y mejorar la conductividad térmica de las cerámicas de nitruro de silicio, con el fin de lograr soluciones de disipación de calor de mayor rendimiento en el futuro. Tenemos razones para creer que con el progreso continuo de la tecnología y la reducción gradual de costos, las cerámicas de nitruro de silicio ciertamente brillarán en el campo de la disipación de calor de dispositivos semiconductores y contribuirán con una fuerza importante al desarrollo de la era de la información inteligente.
