Wie hoch ist die Hochtemperatur-Isolierleistung von Siliziumnitridkeramik?

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Siliziumnitrid-Keramik, Als fortschrittliches strukturelles Keramikmaterial haben sie aufgrund ihrer hervorragenden Hochtemperaturbeständigkeit und ausgezeichneten elektrischen Isolationseigenschaften einen unersetzlichen Wert in extremen Umgebungen wie hohen Temperaturen, hohen Spannungen und hoher Korrosion bewiesen.

Analyse der Hochtemperatur-Isolationseigenschaften von Siliziumnitridkeramiken
Die Hochtemperatur-Isolationseigenschaften von Siliziumnitrid (Si ∝ N ₄)-Keramiken sind auf ihre einzigartige Mikrostruktur und ihre chemischen Bindungseigenschaften zurückzuführen.
-Hohe Widerstandsfähigkeit: Der spezifische Volumenwiderstand kann bei Raumtemperatur 10 ¹⁴ -10 ¹⁵Ω· cm erreichen und selbst bei einer hohen Temperatur von 1000 ℃ einen hohen spezifischen Widerstand von 10 ⁶ -10 ⁸Ω· cm aufrechterhalten.
-Niedrige Dielektrizitätskonstante und Verlust: Die Dielektrizitätskonstante bleibt stabil bei 8-10 (1 MHz) und der dielektrische Verlust liegt unter 0,005, wodurch die Isolationszuverlässigkeit bei hohen Frequenzen und Temperaturen gewährleistet ist.
-Hohe Temperaturstabilität: Es kann bis zu 1400 °C in einer oxidierenden Atmosphäre und bis zu 1800 °C in einer inerten Atmosphäre verwendet werden, ohne dass es zu einem Erweichen oder Schmelzen kommt und mit nur minimaler Beeinträchtigung der Isolierleistung.

Produktanwendung: Kernauswahl für Hochtemperatur-Isolationsszenarien
Siliziumnitridkeramik wird häufig in den folgenden Bereichen der Hochtemperaturisolierung eingesetzt:

1. Anlagen zur Herstellung von Halbleitern: Als elektrostatischer Saugnapf und Heizungssubstrat bietet es eine stabile Isolierung in Hochtemperatur-Plasmaumgebungen.
2. Fahrzeuge mit neuer Energie: Isolierte Substrate, die für Leistungsmodule in Elektrofahrzeugen verwendet werden, um die Spannungsfestigkeit und Wärmeableitungsfähigkeit von Motorsteuerungen zu verbessern.
3. Luft- und Raumfahrt: Als Schutzabdeckung für Hochtemperatursensoren und Komponente des Zündsystems hält es extremen Temperaturschocks und Korrosion stand.
4. Industrielles Heizsystem: Verwendung für Hochtemperatur-Ofenstützen, Isolierbolzen, als Ersatz für herkömmliche Aluminiumoxidkeramik und zur Verlängerung der Lebensdauer.

Produktvorteile: Warum ist Siliziumnitridkeramik die bevorzugte Wahl?

1. Umfassende Leistungsbilanz:
   -Hohe Festigkeit und Zähigkeit: Die Biegefestigkeit kann 800-1000 MPa erreichen, und die Bruchzähigkeit beträgt 6-8 MPa · m ¹/².
   -Hervorragende Temperaturwechselbeständigkeit: niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient (3,2 × 10 ⁻⁶/℃), beständig gegen schnelles Abkühlen und Erhitzen.
   -Korrosionsbeständigkeit: beständig gegen geschmolzenes Metall und Säure-Basen-Erosion.
2. Isolationszuverlässigkeit:
   - Kein Ionenwanderungsphänomen bei hohen Temperaturen, um Isolationsausfälle zu vermeiden.
   -Die Oberfläche kann präzise auf Ra<0,2 μm bearbeitet werden, wodurch das Risiko einer Entladung verringert wird.
3. Lange Lebensdauer und Energieeffizienz:
   -3-5-mal längere Lebensdauer als Aluminiumoxidkeramik, wodurch die Kosten für Ausfallzeiten der Anlagen reduziert werden.
   -Hohe Wärmeleitfähigkeit (15–30 W/m · K) unterstützt die Wärmeableitung und verbessert die Energieeffizienz des Systems.

Problemlösung: Schwachstellen der Industrie, die mit Siliziumnitridkeramik behoben werden sollten

1. Isolationsausfall in Umgebungen mit hohen Temperaturen: Herkömmliche Polymer- oder Aluminiumoxidkeramiken neigen bei Temperaturen über 500 °C zu Alterung oder Sprödbruch, während Siliziumnitridkeramiken eine langlebige Isolierung bieten.
2. Widerspruch zwischen Wärmemanagement und mechanischer Belastung: Bei Leistungselektronikmodulen müssen gleichzeitig Anforderungen hinsichtlich Isolierung, Wärmeableitung und Vibrationsschutz berücksichtigt werden.
3. Komponentenschutz in korrosiven Medien: In der chemischen und metallurgischen Industrie werden stattdessen Metallschutzabdeckungen verwendet, um Kurzschlüsse und Korrosion zu vermeiden.

Kundenanwendungsfall (anonym)

1. Ein bestimmter Hersteller von Elektrofahrzeugen:
   -Anforderung: Um die Leistungsdichte des elektrischen Antriebssystems zu verbessern, muss das Isolationssubstrat Temperaturen von über 200 °C und hohen Spannungen standhalten.
   -Lösung: Verwenden Sie unser maßgeschneidertes Siliziumnitrid-Keramiksubstrat mit einer Dicke von 0,8 mm und integrierter Metallisierungsschaltung.
   -Ergebnis: Die Spannungsfestigkeit des Moduls wurde auf 3 kV erhöht, die Wärmeableitungseffizienz um 401 TP3T verbessert und die Massenproduktionskosten um 151 TP3T gesenkt.
2. Halbleiterausrüstungsunternehmen:
   -Anforderung: Lösen Sie das Problem der Isolationsverschlechterung von elektrostatischen Saugnäpfen in Plasmaätzmaschinen bei 600 °C.
   -Lösung: Ersetzen Sie ihn durch unseren Saugnapf aus Siliziumnitridkeramik mit einer Oberflächengenauigkeit von ± 0,01 mm.
   -Ergebnis: Die Lebensdauer der Isolierung wurde von 6 Monaten auf 3 Jahre verlängert, und die Auslastungsrate der Anlagen stieg um 25%.

Siliziumnitridkeramik hat sich aufgrund ihrer hervorragenden Hochtemperatur-Isolationseigenschaften zu einem unverzichtbaren Schlüsselmaterial unter extremen Arbeitsbedingungen entwickelt. Von Halbleitern bis hin zu neuen Energien, von der Luft- und Raumfahrt bis hin zur industriellen Beheizung – sie erweitert mit ihrer Zuverlässigkeit und Langlebigkeit die Grenzen der Technologie.
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