คุณสมบัติของพื้นผิวเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์

อย่างที่เราทราบกันดีว่าความร้อนที่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดความล้มเหลวของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ และค่าการนำความร้อนของซับสเตรตที่เป็นฉนวนไฟฟ้าเป็นกุญแจสำคัญในการกระจายความร้อนของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์โดยรวม นอกจากนี้ เนื่องจากสภาพแวดล้อมทางกลที่ซับซ้อน เช่น การกระแทกและการสั่นสะท้าน วัสดุพื้นผิวที่มีความเชื่อถือได้ทางกลบางอย่างจึงเป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน เซรามิกซิลิคอนไนไตรด์มีความสมดุลในทุกด้านและเป็นวัสดุเซรามิกที่มีโครงสร้างที่มีประสิทธิภาพโดยรวมดีที่สุด ดังนั้น Si3N4 ซิลิกอนไนไตรด์จึงมีความสามารถในการแข่งขันที่แข็งแกร่งในด้านการผลิตพื้นผิวเซรามิกสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง

ในอดีต ซับสเตรตของวงจรคือการรวมกันของส่วนประกอบหรือวงจรรวมที่แยกจากกันและส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่องเพื่อสร้างวัสดุเรียบที่ตรงตามข้อกำหนดของฟังก์ชันวงจรโดยรวม ต้องการฉนวนไฟฟ้าและการนำไฟฟ้าเท่านั้น หลังจากเข้าสู่ยุคของข้อมูลอัจฉริยะ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังจะต้องสามารถแปลงและควบคุมพลังงานไฟฟ้าได้ ซึ่งช่วยปรับปรุงข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานและการควบคุมไฟฟ้า และการใช้พลังงานในการดำเนินงานของอุปกรณ์ได้อย่างมาก ในทำนองเดียวกัน วัสดุพิมพ์ธรรมดาไม่สามารถตอบสนองความต้องการสูงในการลดความต้านทานความร้อนของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ซับซ้อน ควบคุมอุณหภูมิในการทำงาน และรับประกันความน่าเชื่อถือได้อีกต่อไป ต้องเปลี่ยนวัสดุพิมพ์ที่มีประสิทธิภาพดีกว่า และพื้นผิวเซรามิกพลังงานชนิดใหม่ได้เกิดขึ้น

ตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับพื้นผิวเซรามิก วัสดุพื้นผิวควรมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

1. ฉนวนที่ดีและทนต่อการสลายไฟฟ้า

2. การนำความร้อนสูง: การนำความร้อนส่งผลโดยตรงต่อสภาพการทำงานและอายุการใช้งานของเซมิคอนดักเตอร์ และการกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอที่เกิดจากการกระจายความร้อนที่ไม่ดีจะเพิ่มเสียงรบกวนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างมาก

3. ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนตรงกับวัสดุอื่นๆ ที่ใช้ในบรรจุภัณฑ์

4. ลักษณะความถี่สูงที่ดี: ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำและการสูญเสียอิเล็กทริกต่ำ

5. พื้นผิวเรียบและความหนาสม่ำเสมอ: สะดวกในการพิมพ์วงจรบนพื้นผิวของพื้นผิว และเพื่อให้แน่ใจว่าความหนาสม่ำเสมอของวงจรพิมพ์

ในปัจจุบัน วัสดุพื้นผิวเซรามิกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือ Al2O3 Aluminium Oxide และ AlN Aluminium Nitride ซิลิคอนไนไตรด์เป็นอย่างไรเมื่อเปรียบเทียบกับประสิทธิภาพ ตารางต่อไปนี้เป็นการเปรียบเทียบประสิทธิภาพพื้นฐานของพื้นผิวเซรามิกทั้งสาม จะเห็นได้ว่าวัสดุเซรามิกซิลิกอนไนไตรด์มีข้อดีที่ชัดเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่งประสิทธิภาพการต้านทานอุณหภูมิสูงของวัสดุเซรามิกซิลิกอนไนไตรด์ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง ความเฉื่อยทางเคมีต่อโลหะ และคุณสมบัติทางกลที่สูงเป็นพิเศษ เช่น ความแข็งและความเหนียวแตกหัก

* การทดสอบความน่าเชื่อถือคือจำนวนครั้งที่วัสดุไม่ได้รับความเสียหายภายใต้สภาวะ -40 องศาเซลเซียสถึง 150 องศาเซลเซียส

เนื่องจากซิลิคอนไนไตรด์นั้นยอดเยี่ยมมาก เหตุใดจึงมีการใช้งานในตลาดน้อยลง และโอกาสในการพัฒนาอยู่ที่ใด อันที่จริงวัสดุทั้งสามมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง ตัวอย่างเช่น แม้ว่าอลูมินาจะมีค่าการนำความร้อนต่ำและไม่สามารถตามแนวโน้มการพัฒนาของเซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงได้ แต่กระบวนการผลิตของอลูมินานั้นมีความสมบูรณ์และมีต้นทุนต่ำ และยังคงมีความต้องการสูงในด้านระดับล่างและระดับกลาง . อะลูมิเนียมไนไตรด์มีค่าการนำความร้อนที่ดีที่สุดและเข้ากันได้ดีกับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ สามารถใช้ในอุตสาหกรรมระดับไฮเอนด์ได้ แต่คุณสมบัติทางกลไม่ดี ซึ่งส่งผลต่ออายุการใช้งานของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์และมีต้นทุนการใช้งานที่สูงขึ้น ซิลิคอนไนไตรด์มีประสิทธิภาพสูงสุดในแง่ของประสิทธิภาพโดยรวม แต่อุปสรรคในการเข้าสูง ปัจจุบัน สถาบันวิจัยและสถานประกอบการในประเทศจีนหลายแห่งกำลังศึกษาอยู่ แต่เทคโนโลยีนี้ยาก ต้นทุนการผลิตสูงและตลาดมีขนาดเล็ก แอปพลิเคชันขนาดใหญ่จึงยังไม่ปรากฏ นี่คือเหตุผลที่หลายบริษัทยังคงรอดูและยังไม่ได้ตัดสินใจเพิ่มการลงทุน อย่างไรก็ตาม สถานการณ์ในตอนนี้แตกต่างออกไป เนื่องจากโลกได้เข้าสู่ช่วงวิกฤตสำหรับการพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม พื้นผิววงจรเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์มีผลิตภัณฑ์ครบกำหนดในสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่น ประเทศจีนมีทางยาวไปในพื้นที่นี้ มีทางไป. ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีและความต้องการของตลาดที่เพิ่มขึ้น UNIPRETEC เชื่อว่าจะมีผลลัพธ์ที่แสดงให้เห็นมากขึ้นเรื่อยๆ