مدونة

بعد دخول عصر المعلومات الذكي، احتلت أجهزة أشباه الموصلات حياتنا بسرعة. لأن الحرارة الناتجة عن قطعة العمل هي عامل رئيسي يسبب فشل أجهزة أشباه الموصلات، ومن أجل تجنب العديد من المشاكل الناجمة عن فشل الجهاز وضمان تشغيله الفعال والآمن على المدى الطويل، فمن الضروري أن تكون مجهزة بتبديد الحرارة بكفاءة النظام.

في الوقت الحاضر، في أعمال صناعة "تبديد الحرارة"، يعد استبدال الطاقة الجديدة الركيزة الخزفية جزءًا مهمًا للغاية. مقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية، ومقاومة للتآكل، وموصلية حرارية عالية، وقوة ميكانيكية عالية، ومعامل التمدد الحراري المتطابق مع الشريحة وليس من السهل أن تتدهور الخصائص، مما يجعل الركيزة الخزفية أكثر فائدة من المعدن والبلاستيك والمواد الأخرى، ومناسبة للمنتجات ذات الحرارة العالية و بيئة خارجية قاسية، لذا فهي مقبولة على نطاق واسع من قبل الجمهور.

تلعب الركيزة الخزفية الأدوار التالية في الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات: توفير الدعم الميكانيكي والحماية البيئية للرقائق والمكونات الإلكترونية؛ يوفر قنوات لتبديد الحرارة لتجنب درجة الحرارة المحلية المفرطة، مما يحسن موثوقية الجهاز. في الوقت الحاضر، المواد الأساسية الخزفية التي يمكنها تلبية هذه المتطلبات هي بشكل أساسي الألومينا، ونيتريد الألومنيوم، وأكسيد البريليوم، ونيتريد السيليكون، وما إلى ذلك.

من بينها، ميزة سيراميك نيتريد السيليكون هي أنه سيراميك خاص ذو أداء شامل ممتاز، مع قوة عالية، صلابة عالية، مقاومة عالية، مقاومة جيدة للصدمات الحرارية، فقدان عازل منخفض ومعامل تمدد منخفض، وما إلى ذلك، جميع جوانب الأداء أكثر توازناً، وهو أفضل أداء شامل للمواد الخزفية الإنشائية. وغالبًا ما تواجه أجهزة الطاقة الإلكترونية في السكك الحديدية عالية السرعة والمركبات الكهربائية وغيرها من المجالات المطبات والاهتزازات وغيرها من البيئات الميكانيكية المعقدة، وبالتالي فإن الخواص الميكانيكية الممتازة لسيراميك نيتريد السيليكون تجعلها تتمتع بقدرة تنافسية قوية في المجالات المذكورة أعلاه.

أما بالنسبة للخصائص الحرارية، فقد اقترح Lightfoot وHaggerty أن التوصيل الحراري النظري لنتريد السيليكون استنادًا إلى بنية Si3N4 يتراوح بين 200 و300 واط/(م·ك)، لذا فمن المعقول القول أن نيتريد السيليكون لديه إمكانات كبيرة في الحرارة تبديد. ومع ذلك، فإن المثالي ممتلئ، والواقع هو الشعور بالعظام، ونيتريد السيليكون مقارنة بالمواد الخزفية الأخرى، وعتبة الدخول مرتفعة، وليس فقط الصعوبة التقنية كبيرة، ولكن أيضًا تكلفة المعالجة مرتفعة، والسيليكون التجاري الحالي ركيزة النتريد تتراوح الموصلية الحرارية بشكل أساسي بين 85-95 واط/م·ك، ولا تزال ركيزة التوصيل الحراري الأعلى ( 150 واط/م·ك) في مرحلة المختبر.

باختصار، مع التطور المتعمق لعصر المعلومات الذكي، أدى التطبيق الواسع لأجهزة أشباه الموصلات إلى طرح متطلبات أعلى لتكنولوجيا تبديد الحرارة. بفضل دعمها الميكانيكي الممتاز وحماية البيئة وأداء تبديد الحرارة والأداء الشامل، يُظهر سيراميك نيتريد السيليكون إمكانات كبيرة وقدرة تنافسية في مجال أجهزة أشباه الموصلات، خاصة في البيئات الميكانيكية المعقدة مثل السكك الحديدية عالية السرعة والمركبات الكهربائية، ومزاياها هي أكثر أهمية. ومع ذلك، فإن تسويق سيراميك نيتريد السيليكون ليس طريقًا سلسًا، وأصبحت الصعوبة التقنية وتكلفة المعالجة العالية بمثابة عنق الزجاجة الذي يقيد تطبيقه على نطاق واسع. ومع ذلك، يبذل الباحثون جهودًا حثيثة لاختراق الصعوبات التقنية وتحسين التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون، من أجل تحقيق حلول تبديد الحرارة ذات أداء أعلى في المستقبل. لدينا سبب للاعتقاد بأنه مع التقدم المستمر للتكنولوجيا والتخفيض التدريجي للتكلفة، سوف يتألق سيراميك نيتريد السيليكون بالتأكيد في مجال تبديد حرارة أجهزة أشباه الموصلات ويساهم بقوة مهمة في تطوير عصر المعلومات الذكي.