Après être entrés dans l’ère de l’information intelligente, les dispositifs à semi-conducteurs ont rapidement occupé nos vies. Étant donné que la chaleur générée par la pièce à usiner est un facteur clé provoquant la défaillance des dispositifs semi-conducteurs, afin d'éviter de nombreux problèmes causés par une défaillance du dispositif et d'assurer son fonctionnement efficace et sûr à long terme, il est nécessaire d'être équipé d'un dispositif de dissipation thermique efficace. système.
À l'heure actuelle, dans le travail de l'industrie pour la « dissipation thermique », le remplacement du nouveau substrat en céramique est une partie très importante. Une excellente résistance aux températures élevées, une résistance à la corrosion, une conductivité thermique élevée, une résistance mécanique élevée, un coefficient de dilatation thermique adapté à la puce et des caractéristiques difficiles à détériorer rendent le substrat en céramique plus avantageux que le métal, le plastique et d'autres matériaux, adapté aux produits à haute température et environnement extérieur difficile, il est donc de plus en plus largement accepté par le public.
Le substrat céramique joue les rôles suivants dans les circuits intégrés à semi-conducteurs : fournir un support mécanique et une protection de l'environnement aux puces et aux composants électroniques ; Fournit des canaux de dissipation thermique pour éviter une température locale excessive, ce qui améliore la fiabilité de l'appareil. À l'heure actuelle, les matériaux de substrat céramique pouvant répondre à ces exigences sont principalement l'alumine, le nitrure d'aluminium, l'oxyde de béryllium, le nitrure de silicium, etc.
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Parmi eux, l'avantage de la céramique de nitrure de silicium est qu'il s'agit d'une céramique spéciale avec d'excellentes performances globales, avec une résistance élevée, une dureté élevée, une résistivité élevée, une bonne résistance aux chocs thermiques, une faible perte diélectrique et un faible coefficient de dilatation, etc., tous les aspects de la performance est plus équilibrée, c'est la meilleure performance globale des matériaux céramiques structurels. Et les appareils électroniques de puissance dans les trains à grande vitesse, les véhicules électriques et d'autres domaines sont souvent confrontés à des chocs, des vibrations et d'autres environnements mécaniques complexes, de sorte que les excellentes propriétés mécaniques de la céramique de nitrure de silicium lui confèrent précisément une forte compétitivité dans les domaines ci-dessus.
En ce qui concerne les propriétés thermiques, Lightfoot et Haggerty ont proposé que la conductivité thermique théorique du nitrure de silicium basée sur la structure Si3N4 se situe entre 200 et 300 W/(m·K), il est donc raisonnable de dire que le nitrure de silicium a un grand potentiel thermique. dissipation. Cependant, l'idéal est plein, la réalité est la sensation osseuse, le nitrure de silicium par rapport à d'autres matériaux céramiques, le seuil d'entrée est élevé, non seulement la difficulté technique est grande, mais aussi le coût de traitement est élevé, le silicium commercial actuel Le substrat en nitrure la conductivité thermique se situe essentiellement entre 85 et 95 W/m·K, le substrat à conductivité thermique plus élevée ( 150 W/m·K) est encore au stade du laboratoire.
En résumé, avec le développement en profondeur de l'ère de l'information intelligente, la large application des dispositifs à semi-conducteurs a mis en avant des exigences plus élevées en matière de technologie de dissipation thermique. Avec son excellent support mécanique, sa protection de l'environnement, ses performances de dissipation thermique et ses performances globales, les céramiques de nitrure de silicium présentent un grand potentiel et une compétitivité dans le domaine des dispositifs semi-conducteurs, en particulier dans des environnements mécaniques complexes tels que les trains à grande vitesse et les véhicules électriques, et ses avantages sont plus significatif. Cependant, la commercialisation des céramiques de nitrure de silicium n’est pas un chemin facile, et les difficultés techniques et les coûts de traitement élevés sont devenus un goulot d’étranglement limitant son application à grande échelle. Néanmoins, les chercheurs déploient des efforts inlassables pour surmonter les difficultés techniques et améliorer la conductivité thermique des céramiques de nitrure de silicium, afin de parvenir à l'avenir à des solutions de dissipation thermique plus performantes. Nous avons des raisons de croire qu'avec les progrès continus de la technologie et la réduction progressive des coûts, les céramiques de nitrure de silicium brilleront certainement dans le domaine de la dissipation thermique des dispositifs semi-conducteurs et contribueront une force importante au développement de l'ère de l'information intelligente.
