질화 알루미늄 세라믹과 탄화 규소 세라믹의 특성 비교

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질화 알루미늄 세라믹 (AlN)과 탄화규소 세라믹(SiC)은 전자, 반도체, 기계 등의 분야에서 널리 사용되는 고성능 엔지니어링 세라믹 소재입니다. 각각 열전도율, 경도, 전기적 특성, 화학적 안정성에서 장점이 있으며 다양한 애플리케이션 시나리오에 적합합니다.

1, 열적 특성
-열 전도성:
-질화 알루미늄 세라믹: 열전도율이 최대 170-260W/m - K로 열전도율이 높기 때문에 고전력 전자 기기의 방열 관리에 탁월한 성능을 발휘하는 특징이 있습니다.
-실리콘 카바이드 세라믹: 단결정 실리콘 카바이드는 열전도율이 120-150W/m - K에 달할 정도로 열전도율이 높지만 다결정 형태에서는 열전도율이 크게 감소합니다.
-열팽창 계수:
-알루미늄 질화물 세라믹: 열팽창 계수가 4.5 × 10 -⁶/℃로 실리콘(3.5-4 × 10 -⁶/℃)과 유사하여 반도체 패키징의 열 스트레스를 줄일 수 있습니다.
-실리콘 카바이드 세라믹: 열팽창 계수가 상대적으로 높고 실리콘과의 호환성이 떨어집니다.

2, 기계적 성능
-경도:
-알루미늄 질화물 세라믹: 모스 경도는 7-8로 비교적 높지만 실리콘 카바이드보다 낮습니다.
-실리콘 카바이드 세라믹: 모스 경도가 9.2~9.3으로 다이아몬드와 입방정 질화 붕소 다음으로 높으며 내마모성이 매우 강합니다.
-강도:
-질화 알루미늄 세라믹: 굽힘 강도가 470MPa, 압축 강도가 2100MPa로 기계적 강도가 높습니다.
-실리콘 카바이드 세라믹: 굽힘 강도와 압축 강도는 일반적으로 질화 알루미늄 세라믹보다 높습니다.

3, 전기 성능
-유전 상수:
-질화 알루미늄 세라믹: 유전율이 8.38이고 유전 손실이 적어 고주파 애플리케이션에 적합합니다.
-실리콘 카바이드 세라믹: 유전율이 최대 40으로, 고주파 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.
-단열 성능:
-질화 알루미늄 세라믹: 체적 저항률이 2.75 × 10 ¹⁴Ω- cm로 전기 절연 특성이 우수하며 고온 다습한 환경에서도 안정적인 절연 성능을 유지할 수 있습니다.
-실리콘 카바이드 세라믹: 반도체 특성을 가지며 단열재로 사용하기에 적합하지 않습니다.

4, 화학적 안정성
-내식성:
-질화 알루미늄 세라믹: 대부분의 산성 용액과 화학 가스에 대한 내식성이 뛰어납니다.
-실리콘 카바이드 세라믹: 화학적 안정성이 높지만 특정 강산과 염기에 대한 내성은 질화 알루미늄만큼 우수하지 않습니다.

5, 애플리케이션 시나리오
-질화 알루미늄 세라믹:
-고출력 전자 기기의 방열 기판에 적합합니다.
-반도체 패키징, 광전자 장치, 고주파 회로 및 기타 분야에서 일반적으로 사용됩니다.
-실리콘과 열팽창 계수가 일치하기 때문에 반도체 제조에 널리 사용됩니다.
-실리콘 카바이드 세라믹:
-절삭 공구, 연삭 공구 및 기계 부품과 같이 내마모성이 높은 환경에 적합합니다.
-열전도율이 높아 전자 기기의 방열판으로 사용할 수 있습니다.
-열 차단 코팅 및 고온 구조 부품에 일반적으로 사용되는 고온 환경에서 탁월한 성능을 발휘합니다.

질화 알루미늄 세라믹과 탄화 규소 세라믹은 각각 고유한 장점이 있으며, 재료 선택은 특정 응용 분야 요구 사항에 따라 다릅니다.
-높은 열전도율, 낮은 유전율, 우수한 절연 성능이 요구되는 경우 질화 알루미늄 세라믹이 더 나은 선택입니다.
-높은 경도, 높은 내마모성, 높은 열전도율이 요구되는 경우 실리콘 카바이드 세라믹이 더 적합합니다.

실제 적용에서는 최상의 사용 효과를 얻기 위해 재료의 종합적인 성능과 비용의 균형을 맞출 필요가 있습니다.