Akıllı bilgi çağına girdikten sonra yarı iletken cihazlar hızla hayatımızı işgal etti. İş parçası tarafından üretilen ısı, yarı iletken cihazların arızalanmasına neden olan önemli bir faktör olduğundan, cihaz arızasından kaynaklanan birçok sorunu önlemek ve cihazın uzun vadeli etkili ve güvenli çalışmasını sağlamak için, verimli bir ısı dağılımı ile donatılması gerekir. sistem.
Şu anda endüstrinin "ısı dağıtımı" çalışmalarında, yeni güç seramik alt katmanının değiştirilmesi çok önemli bir kısımdır. Mükemmel yüksek sıcaklık direnci, korozyon direnci, yüksek ısı iletkenliği, yüksek mekanik mukavemet, çip ile uyumlu termal genleşme katsayısı ve kolay bozulmama özellikleri, seramik alt tabakayı metal, plastik ve diğer malzemelerden daha avantajlı hale getirir, yüksek ısıya sahip ürünler için uygundur ve zorlu dış ortam koşulları nedeniyle halk tarafından giderek daha yaygın bir şekilde kabul edilmektedir.
Seramik alt tabaka, yarı iletken entegre devrelerde aşağıdaki rolleri oynar: çipler ve elektronik bileşenler için mekanik destek ve çevre koruması sağlamak; Aşırı yerel sıcaklığı önlemek için ısı dağıtım kanalları sağlayarak cihazın güvenilirliğini artırır. Şu anda bu gereksinimleri karşılayabilen seramik alt tabaka malzemeleri esas olarak alümina, alüminyum nitrür, berilyum oksit, silikon nitrür vb.'dir.
Bunlar arasında silikon nitrür seramiklerin avantajı, yüksek mukavemet, yüksek sertlik, yüksek direnç, iyi termal şok direnci, düşük dielektrik kaybı ve düşük genleşme katsayısı vb. ile mükemmel kapsamlı performansa sahip özel bir seramik olmasıdır. performans daha dengelidir, yapısal seramik malzemelerin en iyi kapsamlı performansıdır. Yüksek hızlı demiryolu, elektrikli araçlar ve diğer alanlardaki güç elektroniği cihazları sıklıkla darbelere, titreşimlere ve diğer karmaşık mekanik ortamlara maruz kalır, bu nedenle silikon nitrür seramiklerin mükemmel mekanik özellikleri, onu yukarıdaki alanlarda güçlü bir rekabet gücüne sahip kılar.
Termal özelliklere gelince, Lightfoot ve Haggerty, Si3N4 yapısına dayalı silikon nitrürün teorik termal iletkenliğinin 200 ila 300 W/(m·K) arasında olduğunu öne sürdüler, dolayısıyla silikon nitrürün ısıda büyük potansiyele sahip olduğunu söylemek mantıklıdır. Dağılım. Ancak ideal olan tamdır, gerçeklik kemik hissi verir, diğer seramik malzemelerle karşılaştırıldığında silikon nitrürdür, giriş eşiği yüksektir, sadece teknik zorluk büyük değil, aynı zamanda işleme maliyeti de yüksektir, mevcut ticari silikon nitrür substrat termal iletkenliği temel olarak 85-95W/m·K arasındadır, daha yüksek termal iletkenliğe sahip substrat ( 150W/m·K) henüz laboratuvar aşamasındadır.
Özetle, akıllı bilgi çağının derinlemesine gelişmesiyle birlikte, yarı iletken cihazların geniş çapta uygulanması, ısı dağıtma teknolojisine yönelik daha yüksek gereksinimleri ortaya çıkarmıştır. Mükemmel mekanik desteği, çevre koruması, ısı dağıtma performansı ve kapsamlı performansıyla silisyum nitrür seramikler, yarı iletken cihazlar alanında, özellikle yüksek hızlı demiryolu ve elektrikli araçlar gibi karmaşık mekanik ortamlarda büyük potansiyel ve rekabet gücü gösterir ve avantajları şunlardır: daha anlamlı. Ancak silisyum nitrür seramiklerinin ticarileştirilmesi sorunsuz bir yol değildir ve teknik zorluk ve yüksek işleme maliyeti, onun geniş ölçekli uygulamasını kısıtlayan bir darboğaz haline gelmiştir. Bununla birlikte araştırmacılar, gelecekte daha yüksek performanslı ısı dağıtma çözümleri elde etmek amacıyla teknik zorlukları aşmak ve silikon nitrür seramiklerin termal iletkenliğini iyileştirmek için aralıksız çaba gösteriyorlar. Teknolojinin sürekli ilerlemesi ve maliyetin kademeli olarak azalmasıyla birlikte, silikon nitrür seramiklerin yarı iletken cihaz ısı dağıtımı alanında kesinlikle parlayacağına ve akıllı bilgi çağının gelişimine önemli bir güç katacağına inanmak için nedenlerimiz var.
