Produktbeschreibung
Diamant/Siliziumkarbid (SiC), auch bekannt als Siliziumkarbidkeramik, Carburo de Silicio oder Siliziumcarbid, Verbundsubstrate sind hochleistungsfähige, fortschrittliche Materialien für elektronische Verpackungen und Wärmemanagement. Dabei handelt es sich nicht um ein einzelnes Material, sondern um eine Verbundstruktur, die typischerweise durch die Abscheidung eines qualitativ hochwertigen polykristallinen Diamantfilms auf einem einkristallinen oder polykristallinen Siliziumkarbidsubstrat mithilfe von Methoden wie der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) entsteht. Dieses Design kombiniert auf geniale Weise die Vorteile zweier Halbleitermaterialien mit ultrabreiter Bandlücke: die hervorragenden Halbleitereigenschaften und die mechanische Festigkeit von Siliziumkarbid (üblich bei gesintertem Siliziumkarbid oder reaktionsgebundenem Siliziumkarbid von Lieferanten wie CoorsTek, Morgan Advanced Ceramics oder Saint Gobain Ceramics) mit der beispiellosen ultrahohen Wärmeleitfähigkeit von Diamant. Folglich gilt es als die ideale integrierte „Wärmeableitungslösung“ für elektronische Geräte mit hoher Leistung, hoher Frequenz und hoher Temperatur der nächsten Generation, mit dem Ziel, das Problem des „thermischen Engpasses“ zu lösen, der durch die Erhöhung der Chip-Leistungsdichte verursacht wird. Für diejenigen, die wissen möchten, wo sie Siliziumkarbid oder Sic-Platten als Grundmaterial kaufen können, gibt es weltweit zahlreiche Hersteller und Lieferanten von Siliziumkarbid.
Hauptleistungsmerkmale
- Extreme Wärmemanagementleistung: Sein herausragendstes Merkmal ist seine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeleitfähigkeit der Diamantschicht kann 1000–2000 W/(m·K) erreichen, was dem 4–5-fachen der von Kupfer entspricht. Dies ermöglicht eine schnelle seitliche Ausbreitung und Ableitung der von den Chips erzeugten Wärme, wodurch die Hotspot-Temperaturen erheblich gesenkt werden und herkömmliche Materialien wie Siliziumkarbid-Heizelemente oder Aluminiumoxid überlegen sind.
- Hervorragende Anpassung der Wärmeausdehnung: Der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) von Siliziumkarbid kommt dem von Diamant und Halbleitermaterialien der dritten Generation (z. B. GaN, Ga₂O₃) relativ nahe. Diese Anpassung kann die thermische Belastung in Geräten bei Hochtemperaturzyklen erheblich reduzieren und so die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Verpackung verbessern – ein entscheidender Vorteil gegenüber anderen technischen Keramiken.
- Hohe elektrische Isolierung: Sowohl Diamant als auch SiC sind gute Isolatoren. Das Verbundsubstrat verfügt über eine hohe Durchschlagsfeldstärke und eignet sich daher für Hochspannungsanwendungen, ähnlich wie Siliziumkarbid-Keramikplatten, die in Gleitringdichtungen oder als Schutzrohre verwendet werden.
- Hohe mechanische Festigkeit und Härte: Beide Materialien weisen Härte und Elastizitätsmodul auf (vergleichbar mit B4C-Keramik), was zu einem mechanisch stabilen Substrat führt, das verschleiß- und korrosionsbeständig ist und sich für die anspruchsvolle Bearbeitung von Siliziumkarbid in Komponenten wie Buchsen, Düsen oder Lager eignet.
- Gute Oberflächeneigenschaften: Die polierte Substratoberfläche kann eine Glätte auf atomarer-Ebene erreichen, die für das direkte epitaktische Wachstum hochwertiger Halbleiterfunktionsschichten wie GaN geeignet ist, was für Epitaxie- und CVD-Beschichtungsprozesse von entscheidender Bedeutung ist.
Wichtige technische Parameter
Wärmeleitfähigkeit: Die Gesamtwärmeleitfähigkeit des Verbundsubstrats liegt je nach Qualität und Dicke der Diamantschicht typischerweise zwischen 600 und 1500 W/(m·K) und übertrifft damit die von standardmäßig gesintertem SiC oder rekristallisiertem Siliziumkarbid.
Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE): Im Bereich von 4–5 × 10⁻⁶ /K, was gut zu GaN passt (~5,6 × 10⁻⁶ /K).
Isolationsleistung: Spezifischer Widerstand größer als 10¹⁰ Ω·cm, mit einer Durchschlagsfeldstärke größer als 10 MV/cm.
Typische Abmessungen und Formen: Derzeit allgemein als Wafer (SIC-Blätter) oder Blöcke erhältlich oder können in Rohre, Stangen oder komplexe Teile umgewandelt werden. Durchmesser von 2 Zoll, 3 Zoll oder 4 Zoll sind Standard, wobei die Dicke auf mehrere hundert Mikrometer anpassbar ist.
Grenzflächenqualität: Der thermische Grenzflächenwiderstand zwischen Diamant und Siliziumkarbid ist ein kritischer Parameter. Fortschrittliche Herstellungstechniken können ihn auf ein sehr niedriges Niveau reduzieren (<20 m²·K/GW).
Primäre Anwendungen
Dieses Substrat wird hauptsächlich in Bereichen mit äußerst hohen Anforderungen an die Wärmeableitung und Zuverlässigkeit eingesetzt und geht über die traditionelle Verwendung von Siliziumkarbid in feuerfesten Materialien, Schleifmitteln oder Tiegeln hinaus:
- Hochleistungs-Mikrowellen-/HF-Geräte: Wird in Galliumnitrid-Transistoren mit hoher Elektronenmobilität (GaN HEMTs) für 4G/5G/6G-Kommunikationsbasisstationen verwendet. Das hervorragende Wärmemanagement verbessert die Ausgangsleistung, Effizienz und Linearität des Geräts.
- Elektronische Leistungsgeräte mit hoher-Leistungsdichte-: Geeignet für Hoch-spannungswandler, Wechselrichter in Elektrofahrzeugen, im Schienenverkehr und in intelligenten Netzen. Kann die Leistungsdichte und Betriebssperrschichttemperatur von Geräten wie IGBTs, SiC-MOSFETs und GaN-HEMTs erhöhen.
- Laserdioden und LEDs: Werden als Wärmeverteiler/Submounts für Laserdiodenbarren mit hoher -Brightness und UV-LEDs verwendet und verhindern effektiv Effizienzeinbußen und Wellenlängenverschiebungen, die durch Temperaturanstieg verursacht werden.
- Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungselektronik: Wird in Phased-Array-Radar-T/R-Modulen, elektronischen Kriegsführungssystemen und anderen Geräten verwendet, die einen stabilen Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen erfordern.
- Spitzentechnologiefelder: Dient als Substrat für Sensoren und Detektoren, die unter extremen Bedingungen arbeiten, oder für neue Bereiche wie die Quantentechnologie. Es findet auch Nischenanwendungen in Siliziumkarbid-Keramikbeschichtungen für extreme Umgebungen.
Qualitätskontrolle
Unter strikter Einhaltung des ISO 9001-Qualitätsmanagementsystems implementieren wir eine vollständige -Prozessqualitätskontrolle, um die konsistente Lieferung qualitativ hochwertiger Produkte sicherzustellen:
• 100-prozentige Kontrolle der Rohstoffe, die Qualität von der Quelle an garantiert
• Nutzung fortschrittlicher Heißpress-Produktionslinien für stabile und zuverlässige Prozesse
• Ein umfassendes internes Prüfsystem, das Dichte-, Härte- und Mikrostrukturanalysen abdeckt
• Verfügbarkeit von maßgeblichen Zertifizierungen Dritter-(einschließlich SGS, CE, ROHS usw., auf Anfrage erhältlich)
Wir sind weiterhin bestrebt, unser Managementsystem kontinuierlich zu verbessern und unseren Kunden eine konsistente und zuverlässige Produktsicherheit zu bieten.
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