Quelles sont les performances d'isolation thermique à haute température des céramiques en nitrure de silicium ?

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Céramiques à base de nitrure de silicium, en tant que matériau céramique structurel avancé, ont démontré leur valeur irremplaçable dans des environnements extrêmes tels que les températures élevées, les tensions élevées et la corrosion élevée grâce à leur excellente résistance aux températures élevées et leurs excellentes propriétés d'isolation électrique.

Analyse des propriétés d'isolation thermique à haute température des céramiques à base de nitrure de silicium
Les propriétés d'isolation thermique à haute température des céramiques à base de nitrure de silicium (Si ∝ N ₄) sont attribuées à leur microstructure unique et à leurs propriétés de liaison chimique.
- Haute résistivité : La résistivité volumique peut atteindre 10 ¹⁴ -10 ¹⁵Ω· cm à température ambiante, et peut maintenir une résistivité élevée de 10 ⁶ -10 ⁸Ω· cm même à une température élevée de 1000 ℃.
-Faible constante diélectrique et faible perte : La constante diélectrique reste stable à 8-10 (1 MHz) et la perte diélectrique est inférieure à 0,005, ce qui garantit la fiabilité de l'isolation à des fréquences et des températures élevées.
-Stabilité à haute température : Il peut être utilisé jusqu'à 1400 °C dans une atmosphère oxydante et jusqu'à 1800 °C dans une atmosphère inerte, sans phénomène de ramollissement ou de fusion et avec une dégradation minimale des performances d'isolation.

Application du produit : sélection de noyaux pour les scénarios d'isolation à haute température
Les céramiques en nitrure de silicium sont largement utilisées dans les domaines suivants de l'isolation à haute température :

1. Équipement de fabrication de semi-conducteurs : En tant que ventouse électrostatique et substrat chauffant, il offre une isolation stable dans les environnements plasma à haute température.
2. Véhicules à énergie nouvelle : Substrats isolés utilisés pour les modules de puissance dans les véhicules électriques afin d'améliorer la résistance à la tension et les capacités de dissipation thermique des contrôleurs de moteur.
3. Aérospatiale : En tant que capot de protection pour capteur haute température et composant du système d'allumage, il peut résister à des chocs thermiques extrêmes et à la corrosion.
4. Système de chauffage industriel : Utilisé pour les supports de fours à haute température, les boulons isolants, en remplacement des céramiques traditionnelles à base d'alumine, et pour prolonger la durée de vie.

Avantages du produit : pourquoi la céramique en nitrure de silicium est-elle le choix privilégié ?

1. Équilibre global des performances :
   - Haute résistance et ténacité : la résistance à la flexion peut atteindre 800-1000 MPa, et la ténacité à la rupture est de 6-8 MPa · m ¹/².
   - Excellente stabilité aux chocs thermiques : faible coefficient de dilatation thermique (3,2 × 10 ⁻⁶/℃), résistant au refroidissement et au chauffage rapides.
   -Résistance à la corrosion : résistant à l'érosion par les métaux en fusion et les acides-bases.
2. Fiabilité de l'isolation :
   - Aucun phénomène de migration ionique à haute température afin d'éviter toute défaillance de l'isolation.
   - La surface peut être usinée avec une précision de Ra < 0,2 μm, ce qui réduit le risque de décharge.
3. Longue durée de vie et efficacité énergétique :
   - Durée de vie 3 à 5 fois plus longue que celle des céramiques à base d'alumine, ce qui réduit les coûts liés aux temps d'arrêt des équipements.
   -Une conductivité thermique élevée (15-30 W/m · K) facilite la dissipation thermique et améliore l'efficacité énergétique du système.

Résolution de problèmes : les points faibles de l'industrie auxquels la céramique en nitrure de silicium devrait remédier

1. Défaillance de l'isolation dans les environnements à haute température : Les céramiques traditionnelles à base de polymères ou d'alumine sont sujettes au vieillissement ou à la fissuration fragile à des températures supérieures à 500 °C, tandis que les céramiques à base de nitrure de silicium offrent une isolation durable.
2. Contradiction entre la gestion thermique et la charge mécanique : Dans les modules électroniques de puissance, il est nécessaire de répondre simultanément aux exigences en matière d'isolation, de dissipation thermique et d'anti-vibration.
3. Protection des composants dans les milieux corrosifs : Dans les industries chimiques et métallurgiques, on utilise plutôt des capots de protection métalliques pour éviter les courts-circuits et la corrosion.

Cas d'application client (anonyme)

1. Un certain constructeur de véhicules électriques :
   -Exigence : Afin d'améliorer la densité de puissance du système d'entraînement électrique, le substrat isolant doit résister à des températures supérieures à 200 °C et à des tensions élevées.
   -Solution : Adoptez notre substrat céramique en nitrure de silicium personnalisé d'une épaisseur de 0,8 mm et doté d'un circuit de métallisation intégré.
   -Résultat : La résistance à la tension du module a été augmentée à 3 kV, l'efficacité de dissipation thermique a été améliorée de 401 TP3T et le coût de production en série a été réduit de 151 TP3T.
2. Entreprises d'équipements semi-conducteurs :
   -Exigence : Résoudre le problème de dégradation de l'isolation des ventouses électrostatiques dans les machines de gravure au plasma à 600 °C.
   -Solution : Remplacez-la par notre ventouse en céramique au nitrure de silicium, avec une précision de surface de ± 0,01 mm.
   -Résultat : La durée de vie de l'isolation a été prolongée de 6 mois à 3 ans, et le taux d'utilisation des équipements a augmenté de 25%.

Les céramiques en nitrure de silicium sont devenues un matériau clé irremplaçable dans des conditions de travail extrêmes grâce à leurs excellentes performances d'isolation à haute température. Des semi-conducteurs aux nouvelles énergies, de l'aérospatiale au chauffage industriel, elles repoussent les limites de la technologie grâce à leur fiabilité et leur durabilité.
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