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French Sustrato de carburo de silicio
Sustrato de carburo de silicio
Pureza: ≥99%
Grosor: 0,1-2,0 mm, o personalizado
El sustrato de carburo de silicio está fabricado con carburo de silicio (SiC) de gran pureza, que ofrece una dureza, conductividad térmica y estabilidad química excepcionales. Se utiliza ampliamente en dispositivos electrónicos, componentes de automoción y tecnologías militares. Como proveedor y fabricante líder de productos de carburo de silicio de primera calidad, podemos suministrar sustratos de carburo de silicio de alta calidad con diversas especificaciones y precios competitivos, ofreciendo soluciones personalizadas para satisfacer requisitos específicos.
O envíenos un correo electrónico a sales@heegermaterials.com.Hoja de datos del sustrato de carburo de silicio
| Código de referencia: | HM2579 |
| Pureza: | ≥99% |
| Color: | Negro o gris oscuro |
| Fórmula química: | SiC |
| Grados de material: | SiC aglomerado por reacción, SiC sinterizado sin presión, SiC prensado en caliente, etc. |
| Densidad: | >3,2 g/cm³ |
| Temperatura máxima de funcionamiento: | 1500°C |
| Conductividad térmica: | 120-200 W/m-K |
| Grosor: | 0,1-2,0 mm, o personalizado |
Descripción del sustrato de carburo de silicio
Carburo de silicio (SiC) existe principalmente en dos estructuras cristalinas: la β-SiC cúbica y la α-SiC hexagonal. En comparación con otros cerámica como alúmina (Al2O3) y carburo de boro (B4C)El SiC presenta propiedades mecánicas superiores, mayor resistencia a la oxidación, mayor resistencia al desgaste y menor coeficiente de fricción. Además, tiene una excelente estabilidad térmica, alta resistencia a altas temperaturas, baja expansión térmica, alta conductividad térmica y una extraordinaria resistencia al choque térmico y a la corrosión química. Sustrato de carburo de silicio está fabricado con carburo de silicio (SiC) de gran pureza. Centro de cerámica avanzada puede suministrar sustratos de carburo de silicio de alta precisión con soluciones personalizadas para diversas aplicaciones de la industria y la investigación.
¿Qué materiales se utilizan habitualmente para los sustratos cerámicos?
Entre los materiales habituales de los sustratos cerámicos se encuentran la alúmina (Al2O3), el nitruro de aluminio (AlN), el carburo de silicio (SiC), el óxido de berilio (BeO) y el nitruro de silicio (Si3N4).
- Alúmina (Al2O3): Rentable, muy utilizado en electrónica, pero inferior al AlN/BeO y puede ser sustituido en aplicaciones avanzadas.
- Nitruro de aluminio (AlN): Alta conductividad térmica y resistencia, prometedor pero limitado por la dificultad de producción en serie.
- Carburo de silicio (SiC): Alta conductividad térmica monocristalina, pero la forma policristalina y la alta constante dieléctrica limitan el uso a alta frecuencia; hay que investigar el dopaje.
- Óxido de berilio (BeO): Excelente conductividad térmica y resistencia, pero su producción costosa y tóxica restringe su uso a aplicaciones militares/nucleares.
- Nitruro de silicio (Si3N4): Fuerte, resistente al desgaste y con baja dilatación térmica, pero su elevado coste y escasa disipación térmica lo limitan a usos de alta resistencia y bajo calor.
| Propiedad | Óxido de aluminio (Al₂O₃) | Nitruro de aluminio (AlN) | Carburo de silicio (SiC) | Óxido de berilio (BeO) | Nitruro de silicio (Si₃N₄) |
|---|---|---|---|---|---|
| Constante dieléctrica | 7-12 | 7-12 | 8.55-10 | 5-8 | 5-10 |
| Resistividad eléctrica (Ω-cm) | >1014 | >1014 | >1014 | >1015 | >1015 |
| Coeficiente de dilatación térmica (×10-⁶) | 5.5-7.5 | 3.5-7.5 | 2.6-5.5 | 6.2-8.7 | 2.6-3.5 |
| Conductividad térmica (W/(m-K)) | 15-30 | 120-280 | 60-250 | 200-280 | 3-165 |
| Resistencia a la flexión (MPa) | 150-370 | 200-350 | 500 | 120-380 | 128 |
Características del sustrato de carburo de silicio
- Alta conductividad térmica
- Buena resistencia a la corrosión a altas temperaturas
- Alta resistencia
- Gran estabilidad
- Amplia banda prohibida
- Alto campo eléctrico de ruptura
Aplicaciones del sustrato de carburo de silicio
- Electrónica de potencia: El SiC se utiliza para fabricar dispositivos de potencia de alto voltaje, alta temperatura y alta frecuencia, como MOSFET, IGBT y diodos Schottky, que se aplican en vehículos eléctricos, accionamientos de motores industriales y sistemas de energías renovables.
- Dispositivos de RF: Los sustratos de SiC admiten dispositivos de RF de alta frecuencia y alta potencia (por ejemplo, HEMT) para comunicaciones 5G, radares y sistemas por satélite.
- Optoelectrónica: El SiC sirve de sustrato para materiales como el GaN en LED y láseres de alto brillo, utilizados en tecnologías de iluminación y visualización.
- Electrónica de alta temperatura: La estabilidad térmica del SiC permite utilizar sensores y circuitos de control en aplicaciones aeroespaciales, de automoción y energéticas.
- Tecnologías Quantum: El SiC es prometedor para la computación y la detección cuánticas, ya que se utiliza para fuentes monofotónicas y qubits.
Propiedades del material de carburo de silicio
Grados del material de carburo de silicio
El carburo de silicio aglomerado por reacción (RBSiC) se fabrica mezclando SiC, carbono y aglutinante y, a continuación, se infiltra con silicio a alta temperatura. El método de fase de vapor reduce el silicio libre a menos de 10%, lo que mejora el rendimiento. El resultado es un compuesto de silicio y carburo de silicio (SiSiC), no SiC puro.
Polvo de SiC + polvo de C + aglutinante mezclados → conformado → secado → atmósfera protectora para desgasificación → infiltración de silicio a alta temperatura → postprocesado.
Ventajas del SiC aglomerado por reacción:
- Baja temperatura de sinterización
- Bajo coste de producción
- Alta densificación del material
- La estructura de carbono y carburo de silicio puede premecanizarse en cualquier forma
- La contracción durante la sinterización es inferior a 3%, lo que facilita el control dimensional.
- Reducción significativa de la necesidad de acabado, ideal para componentes grandes y complejos
Desventajas del SiC aglomerado por reacción:
- Silicio libre residual en el cuerpo sinterizado tras la transformación
- Resistencia reducida en comparación con los productos de otros procesos
- Menor resistencia al desgaste
- El silicio libre no es resistente a la corrosión por sustancias alcalinas y ácidos fuertes (por ejemplo, ácido fluorhídrico).
- Uso limitado debido a la susceptibilidad a la corrosión
- La resistencia a altas temperaturas se ve afectada por el silicio libre
- La temperatura típica de uso se limita a menos de 1350-1400°C
El carburo de silicio sinterizado sin presión se refiere a la sinterización por densificación de muestras con formas y tamaños variables a 2000-2150°C sin aplicar presión externa y utilizando una atmósfera de gas inerte, mediante la incorporación de aditivos de sinterización adecuados. El proceso de sinterización puede clasificarse en sinterización en fase sólida (SSiC) y sinterización en fase líquida (LSiC).
Propiedades del SiC sinterizado en fase sólida (SSiC):
- Alta temperatura de sinterización: Requiere una temperatura de sinterización elevada (>2000°C).
- Requisito de gran pureza: Las materias primas deben ser de gran pureza.
- Baja resistencia a la fractura: El cuerpo sinterizado tiene menor tenacidad a la fractura y tiende a sufrir fractura transgranular.
- Límites del grano limpio: Esencialmente no hay fase líquida, y los límites de grano son relativamente "limpios".
- Resistencia estable a altas temperaturas: La resistencia a altas temperaturas se mantiene estable hasta 1600°C sin cambios significativos.
- Crecimiento del grano: A altas temperaturas, el crecimiento del grano es fácil, lo que provoca una escasa uniformidad del grano.
- Alta sensibilidad a las grietas: El material es muy sensible a la resistencia a la fisuración.
Propiedades del SiC sinterizado en fase líquida (LSiC):
- Menor temperatura de sinterización: En comparación con la sinterización en estado sólido, la temperatura de sinterización es inferior.
- Grano más pequeño: La granulometría es menor, con mejor uniformidad de granos.
- Mayor resistencia a la fractura: Debido a la introducción de una fase líquida en los límites de grano, el modo de fractura se desplaza hacia la fractura intergranular, mejorando significativamente la tenacidad a la fractura.
- Influencia aditiva: Utiliza óxidos eutécticos multicomponentes (por ejemplo, Y2O3-Al2O3) como aditivos de sinterización, favoreciendo la densificación.
- Reducción de la sensibilidad a las grietas: La sinterización en fase líquida reduce la sensibilidad del material a la resistencia a la fisuración.
- Unión de interfaz debilitada: La introducción de la fase líquida debilita la fuerza de unión en los límites de grano.
El carburo de boro sinterizado sin presión combina una gran pureza y las excelentes propiedades mecánicas del carburo de boro para su uso tanto en blindajes balísticos como en la fabricación de semiconductores.
Ventajas del SiC prensado en caliente:
- Permite la sinterización a temperaturas más bajas y tiempos más cortos, lo que da lugar a granos finos, alta densidad relativa y buenas propiedades mecánicas.
- El calentamiento y el prensado simultáneos facilitan la difusión por contacto de las partículas y la transferencia de masa.
- Adecuado para producir cerámicas de carburo de silicio con buenas prestaciones mecánicas.
Desventajas del SiC prensado en caliente:
- El equipo y el proceso son complejos.
- Altas exigencias al material del molde.
- Limitada a la producción de piezas de formas simples.
- Baja eficiencia de producción.
- Costes de producción elevados.
El carburo de silicio recristalizado (RSiC) es una cerámica de carburo de silicio puro fabricada mediante evaporación-condensación a alta temperatura, con una estructura porosa y de alta resistencia, que ofrece una excelente resistencia al calor, a la corrosión y al choque térmico, utilizada en mobiliario de hornos, boquillas y componentes químicos.
Propiedades y aplicaciones del SiC recristalizado:
- El proceso de sinterización, basado en la evaporación-condensación, no provoca contracción, lo que evita deformaciones o grietas.
- El RSiC puede moldearse mediante métodos como la fundición, la extrusión y el prensado, y su cocción sin contracción permite obtener dimensiones precisas.
- Después de la cocción, el RSiC recristalizado contiene 10%-20% de porosidad residual, principalmente influenciada por la porosidad del cuerpo verde, proporcionando una base para el control de la porosidad.
- El mecanismo de sinterización crea poros interconectados, lo que hace que el RSiC sea adecuado para aplicaciones de filtración de gases de escape y aire.
- El RSiC tiene límites de grano limpios, libres de impurezas de vidrio y metal, lo que garantiza una alta pureza y conserva las propiedades superiores del SiC para aplicaciones exigentes de alto rendimiento.
El carburo de silicio prensado isostáticamente en caliente (HIPSiC) es una cerámica de alto rendimiento producida mediante prensado isostático en caliente. Se somete a altas temperaturas (alrededor de 2000 ℃) y a una presión uniforme de gas de alta presión (normalmente argón), polvo de carburo de silicio se densifica en una estructura casi sin poros.
Ventajas del SiC prensado isostático en caliente:
- Microestructura uniforme y granulometría fina
- Baja temperatura y tiempo de sinterización
- Alta densidad
- Alta pureza y control de los componentes
Desventajas del SiC prensado isostático en caliente:
- Tecnología de envasado difícil
- Inversión inicial y costes operativos elevados
- Limitado para formas grandes o complejas
El carburo de silicio sinterizado por plasma de chispa es una cerámica de alto rendimiento producida mediante la tecnología de sinterización por plasma de chispa. Este proceso emplea corriente pulsada y presión para densificar rápidamente el polvo de carburo de silicio a temperaturas relativamente bajas (alrededor de 1800-2000 ℃) en poco tiempo.
Sinterización por plasma de chispa Propiedades del SiC:
- Mayor velocidad de calentamiento
- Menor temperatura de sinterización
- Menor tiempo de sinterización
- Granos finos y uniformes
- Alta densidad
- Aplicable a piezas pequeñas y de precisión
Mecanizado de cerámica de carburo de silicio
El carburo de silicio (SiC) es un material cerámico muy duradero con una dureza extrema (9,5 Mohs), estabilidad térmica (hasta 1650 ℃) y resistencia al desgaste, la corrosión y las altas temperaturas. Sin embargo, el mecanizado del carburo de silicio presenta dificultades debido a su extrema dureza y fragilidad. Se necesitan técnicas y herramientas especializadas para conseguir cortes y formas precisos. Los métodos de mecanizado más comunes son:
- Rectificado con diamante: Las herramientas de diamante se utilizan para conseguir superficies lisas y formas precisas.
- Corte por láser: Adecuado para cortar materiales SiC finos. El corte por láser ofrece alta precisión y un desperdicio mínimo de material.
- Mecanizado por ultrasonidos: Este método utiliza vibraciones de alta frecuencia para cortar y dar forma a materiales frágiles como el SiC sin provocar grietas.
- Mecanizado por descarga eléctrica (EDM): Un método no tradicional que utiliza chispas eléctricas para eliminar material, eficaz para cerámicas duras como el SiC.
- Rectificado con herramientas CBN: Las herramientas de nitruro de boro cúbico (CBN) pueden utilizarse para el rectificado de SiC, constituyendo una alternativa al rectificado con diamante para determinadas aplicaciones.
- Corte por chorro de agua: Utilización de un chorro de agua a alta presión, a veces con partículas abrasivas, para cortar SiC. Este método es útil para cortar formas complejas.
Envases cerámicos de carburo de silicio
Los productos cerámicos de carburo de silicio suelen envasarse en bolsas selladas al vacío para evitar la humedad o la contaminación y se envuelven con espuma para amortiguar las vibraciones y los impactos durante el transporte, lo que garantiza la calidad de los productos en su estado original.
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