सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिकको व्यावहारिक र सैद्धान्तिक थर्मल चालकता बीचको अन्तरका कारणहरू

सिलिकन नाइट्राइड (Si₃N₄) 320 W/(m·K) वरिपरि आन्तरिक थर्मल चालकता भएको संरचनात्मक सिरेमिक सामग्री हो, उच्च तापीय चालकता र उत्कृष्ट मेकानिकल गुणहरू समावेश गर्दछ। परिवेशको तापक्रममा यसको उच्च स्थिरताको लागि धन्यवाद, Si₃N₄ आधुनिक सेमीकन्डक्टर उद्योगको लागि व्यापक रूपमा अपनाइने सिरेमिक सब्सट्रेट प्याकेजिङ्ग सामग्री भएको छ। यद्यपि, Si₃N₄ को व्यावहारिक थर्मल चालकता र यसको सैद्धान्तिक मूल्य बीच एक उल्लेखनीय भिन्नता अवस्थित छ। यस पेपरले यस्तो भिन्नताको लागि जिम्मेवार प्राथमिक कारकहरू अन्वेषण गर्दछ।

1 जाली अक्सिजन

Si₃N₄ मा गर्मी प्रवाह मुख्यतया फोनन प्रसारण द्वारा शासित छ। खाली ठाउँहरू, स्ट्याकिङ दोषहरू र अन्तर-ग्र्यान्युलर अशुद्धताहरू सहित जाली अपूर्णताहरूले फोनोन स्क्याटरिङलाई तीव्र बनाउँछ र सिलिकन नाइट्राइडको थर्मल चालकतालाई घटाउँछ।

जाली अक्सिजनले Si₃N₄ थर्मल चालकता परिवर्तन गर्ने निर्णायक कारकको रूपमा कार्य गर्दछ। अक्सिजन परमाणुहरू Si₃N₄ जालीमा प्रवेश गरेपछि, सिलिकन खाली ठाउँहरू बन्छन्, फोनोनलाई ठूलो रूपमा छोटो पार्नु भनेको मुक्त मार्ग र तदनुसार थर्मल चालकता घटाउनु हो। Si₃N₄ को थर्मल कार्यसम्पादनलाई बढावा दिन, कच्चा पाउडरमा अक्सिजन सामग्रीलाई सिंटरिङ गतिविधिलाई अनुकूलन गर्न न्यूनतम गरिनु पर्छ, जबकि राम्रो सुरु हुने कण आकारहरू अतिरिक्त अक्सिजन प्रदूषण रोक्नको लागि कायम राखिन्छ।

को लागि पारंपरिक sintering additivesSi₃N₄जाली अक्सिजन को अर्को प्रमुख स्रोत हो। यी additives तरल चरण भित्र सामान्यतया 1 W/(m·K) भन्दा कम थर्मल चालकता संग अन्तर-ग्रान्युलर माध्यमिक चरणहरू बनाउँछ, जसले Si₃N₄ को बल्क थर्मल चालकतालाई कमजोर बनाउँछ। अवस्थित अनुसन्धानले पुष्टि गर्छ कि दुर्लभ-पृथ्वी अक्साइड सिंटरिङ additives अपनाउने जाली अक्सिजन सामग्री कम हुन्छ किनकि दुर्लभ-पृथ्वी तत्वहरूको आयनिक त्रिज्या घट्छ। पूर्ण घनत्व र वांछनीय अनाजको आकार सुरक्षित गर्दा Si₃N₄ सिरेमिक सब्सट्रेटहरूको उत्पादन लागत घटाउन कम-तापमान सिंटरिङलाई प्राथमिकता दिइन्छ।

यसबाहेक, कार्बन पाउडर घटाउने मध्यम थपले माध्यमिक चरण गठनलाई दबाउँछ र जाली शुद्धता सुधार गर्दछ; उच्च थर्मल चालकता प्राप्त गर्न अत्यधिक मुक्त कार्बन बेवास्ता गर्नुपर्छ।

सिलिकन नाइट्राइडको 2 क्रिस्टल संरचना

सिलिकन नाइट्राइड 140.68 को आणविक वजन संग एक कडा सहसंयोजक यौगिक हो। यसको दुई प्रचलित बहुरूपहरू, α‑Si₃N₄ र β‑Si₃N₄, दुबै हेक्सागोनल क्रिस्टल प्रणालीसँग सम्बन्धित छन्। Si₃N₄ सिरेमिकहरू सामान्यतया 1800 °C भन्दा माथि सिन्टेर गरिन्छ, β‑Si₃N₄ व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध Si₃N₄ घटकहरूमा प्रमुख क्रिस्टलीय चरण गठन गर्दछ।

(1) β‑Si₃N₄ अन्न वृद्धिको लागि चालक शक्ति

अवशिष्ट अपरिवर्तित α‑Si₃N₄ α‑to‑β चरण संक्रमणको समयमा बाँकी थर्मल चालकतामा स्पष्ट नकारात्मक प्रभाव पार्छ। तसर्थ, सुधारिएको थर्मल चालकताको लागि β‑Si₃N₄ को न्यूक्लिएशन र ग्रेन बृद्धिलाई सहज बनाउन α‑Si₃N₄ बाट β‑Si₃N₄ मा पूर्ण चरण रूपान्तरण आवश्यक छ।

(2) बढेको β‑Si₃N₄ अन्नको आकारविज्ञान

β‑Si₃N₄ दानाको आकार बढ्दै जाँदा तापीय चालकता स्पष्ट रूपमा बढ्छ, र विस्तारित एनेलिङ अवधिले तातो स्थानान्तरण क्षमतालाई अझ बढाउँछ। यद्यपि, एकपटक अनाज महत्वपूर्ण आयामभन्दा पर बढेपछि, थप अन्न कोर्निङले थर्मल कार्यसम्पादनमा नगण्य सुधार ल्याउँछ।

3 सापेक्ष घनत्व

सापेक्ष घनत्वले Si₃N₄ थर्मल चालकतामा प्रमुख प्रभाव पार्छ। उच्च porosity स्पष्ट थर्मल चालकता गिरावट निम्त्याउँछ। सामान्यतया, उच्च-थर्मल-चालकता Si₃N₄ सिरेमिकमा उच्च बल्क घनत्व र थर्मल डिफ्युजिभिटी हुन्छ, र दुर्लभ-पृथ्वी अक्साइडहरूले पूर्ण रूपमा घने सिलिकन नाइट्राइडको निर्माणलाई सहज बनाउँछ। सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिकको घनत्व महसुस गर्न लिक्विड-फेज सिंटरिङ अनिवार्य छ र विभिन्न सिन्टरिङ प्यारामिटरहरू र प्रशोधन विधिहरू अन्तर्गत Si₃N₄ को अन्तिम घनत्व भिन्न हुन्छ। यस कारणले गर्दा, उच्च-थर्मल-कंडक्टिभिटी Si₃N₄ सिरेमिकहरू निर्माण गर्न उपयुक्त sintering प्रविधिहरू चयन गर्नु महत्त्वपूर्ण छ।

Semicorex उच्च गुणस्तर प्रदान गर्दछsआइकॉन नाइट्राइड प्लेटsथर्मल ओक्सीकरण प्रक्रियाहरूको लागि। यदि तपाइँसँग कुनै सोधपुछ छ वा थप विवरणहरू चाहिन्छ भने, कृपया हामीलाई सम्पर्क गर्न नहिचकिचाउनुहोस्।

सम्पर्क फोन # +86-13567891907

इमेल: sales@semicorex.com