Nach dem Eintritt in das intelligente Informationszeitalter haben Halbleiterbauelemente unser Leben schnell in Beschlag genommen. Da die vom Werkstück erzeugte Wärme ein Schlüsselfaktor für den Ausfall von Halbleiterbauelementen ist, ist es zur Vermeidung vieler durch Geräteausfälle verursachter Probleme und zur Gewährleistung eines langfristig effektiven und sicheren Betriebs erforderlich, über eine effiziente Wärmeableitung zu verfügen System.
Derzeit ist der Austausch des neuen Leistungs-Keramiksubstrats bei der Arbeit der Industrie zur „Wärmeableitung“ ein sehr wichtiger Teil. Ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe mechanische Festigkeit, an den Chip angepasster Wärmeausdehnungskoeffizient und nicht leicht zu verschlechternde Eigenschaften machen das Keramiksubstrat vorteilhafter als Metall, Kunststoff und andere Materialien, geeignet für Produkte mit hoher Hitze und rauer Umgebung im Freien, weshalb es von der Öffentlichkeit immer mehr akzeptiert wird.
Das Keramiksubstrat spielt in integrierten Halbleiterschaltkreisen die folgenden Rollen: Bereitstellung mechanischer Unterstützung und Schutz vor Umwelteinflüssen für Chips und elektronische Komponenten; Bietet Wärmeableitungskanäle, um übermäßige lokale Temperaturen zu vermeiden, was die Zuverlässigkeit des Geräts verbessert. Derzeit sind die keramischen Substratmaterialien, die diese Anforderungen erfüllen können, hauptsächlich Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Berylliumoxid, Siliziumnitrid usw.
Der Vorteil von Siliziumnitridkeramik besteht unter anderem darin, dass es sich um eine Spezialkeramik mit hervorragender Gesamtleistung, hoher Festigkeit, hoher Härte, hohem spezifischem Widerstand, guter Wärmeschockbeständigkeit, geringem dielektrischen Verlust und niedrigem Ausdehnungskoeffizienten usw. handelt Die Leistung ist ausgewogener und bietet die beste Gesamtleistung von Strukturkeramikmaterialien. Und leistungselektronische Geräte in Hochgeschwindigkeitszügen, Elektrofahrzeugen und anderen Bereichen sind häufig Stößen, Vibrationen und anderen komplexen mechanischen Umgebungen ausgesetzt, sodass Siliziumnitridkeramik aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften gerade in den oben genannten Bereichen eine starke Wettbewerbsfähigkeit aufweist.
Was die thermischen Eigenschaften angeht, haben Lightfoot und Haggerty vorgeschlagen, dass die theoretische Wärmeleitfähigkeit von Siliziumnitrid basierend auf der Struktur von Si3N4 zwischen 200 und 300 W/(m·K) liegt, sodass man mit Recht sagen kann, dass Siliziumnitrid ein großes Wärmepotenzial hat Dissipation. Das Ideal ist jedoch voll, die Realität ist Knochengefühl, Siliziumnitrid im Vergleich zu anderen Keramikmaterialien, die Eintrittsschwelle ist hoch, nicht nur die technische Schwierigkeit ist groß, sondern auch die Verarbeitungskosten sind hoch, das aktuelle kommerzielle Silizium Nitridsubstrat Wärmeleitfähigkeit liegt grundsätzlich zwischen 85–95 W/m·K, Substrate mit höherer Wärmeleitfähigkeit ( 150 W/m·K) befinden sich noch im Laborstadium.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass mit der tiefgreifenden Entwicklung des Zeitalters der intelligenten Information die breite Anwendung von Halbleiterbauelementen höhere Anforderungen an die Wärmeableitungstechnologie gestellt hat. Mit ihrer hervorragenden mechanischen Unterstützung, dem Umweltschutz, der Wärmeableitungsleistung und der umfassenden Leistung weisen Siliziumnitridkeramiken großes Potenzial und Wettbewerbsfähigkeit im Bereich der Halbleiterbauelemente auf, insbesondere in komplexen mechanischen Umgebungen wie Hochgeschwindigkeitszügen und Elektrofahrzeugen, und ihre Vorteile sind bedeutender. Die Kommerzialisierung von Siliziumnitrid-Keramik ist jedoch kein reibungsloser Weg, und die technischen Schwierigkeiten und hohen Verarbeitungskosten sind zum Engpass geworden, der ihre großtechnische Anwendung einschränkt. Dennoch unternehmen Forscher unermüdliche Anstrengungen, technische Schwierigkeiten zu überwinden und die Wärmeleitfähigkeit von Siliziumnitridkeramiken zu verbessern, um in Zukunft leistungsfähigere Wärmeableitungslösungen zu erreichen. Wir haben Grund zu der Annahme, dass Siliziumnitridkeramik mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Technologie und der allmählichen Kostensenkung auf dem Gebiet der Wärmeableitung von Halbleiterbauelementen sicherlich glänzen und einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung des intelligenten Informationszeitalters leisten wird.
