질화규소 세라믹의 성능 특성과 응용 분야는 무엇인가요?

질화규소 세라믹은 고성능 무기 비금속 소재로서 독특한 물리적, 화학적 특성으로 인해 여러 분야에서 광범위한 응용 가능성을 보여 왔습니다.

실리콘 질화물 세라믹의 성능 특성
고강도 및 고경도
실리콘 질화물 세라믹, 특히 열간 압착 실리콘 질화물은 세계에서 가장 단단한 물질 중 하나로 꼽힙니다. 고온 환경에서 압축 강도는 500MPa를 초과할 수 있으며, 일부 고급 제품의 굽힘 강도는 900MPa~1000MPa에 달할 수도 있습니다. 이러한 높은 강도와 경도 덕분에 실리콘 질화물 세라믹은 하중과 마모가 심한 환경에서도 우수한 성능을 발휘합니다.
고온 내성
질화규소 세라믹은 공기 중에서 분해 온도가 1800℃, 특정 조건에서는 최대 1850℃까지 분해되는 등 열 안정성이 매우 높습니다. 1000℃의 고온에서 가열하고 찬물에 빠르게 부어도 파열되지 않습니다. 이러한 뛰어난 내열성 덕분에 질화규소 세라믹은 고온 환경에서 폭넓게 응용될 수 있습니다.
내식성
실리콘 질화물 세라믹은 화학적 부식에 대한 저항성이 뛰어나 거의 모든 무기산과 30% 미만의 가성 소다 용액뿐만 아니라 많은 유기산에 의한 부식을 견딜 수 있습니다. 이러한 내식성 덕분에 실리콘 질화물 세라믹은 열악한 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있습니다.
저밀도
다른 구조용 소재에 비해 실리콘 질화물 세라믹은 비중이 낮아 부품의 무게를 줄이는 데 매우 유리합니다. 실리콘 질화물 세라믹은 항공우주 및 자동차 등 경량화가 필요한 분야에서 상당한 이점을 가지고 있습니다.
높은 열 전도성
실리콘 질화물 세라믹은 열팽창 계수가 낮고 열전도율이 높기 때문에 열 방출에 탁월합니다. 특히 반도체 패키징 및 전기 자동차 제어 시스템과 같은 고전력 밀도 전자 장치에서 실리콘 질화물 세라믹 기판은 칩 온도를 효과적으로 낮추고 시스템 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

질화규소 세라믹의 응용 분야
항공우주 분야
실리콘 질화물 세라믹은 항공우주 분야에서 중요한 응용 분야를 가지고 있습니다. 투명한 소재인 다공성 실리콘 질화물 세라믹은 저밀도, 고강도, 고온 저항, 낮은 유전율의 장점을 가지고 있으며 레이더 안테나 커버, 미사일 노즈 콘과 같은 부품 제조에 적합합니다.
자동차 분야
자동차 분야에서는 실리콘 질화물 세라믹의 적용이 점점 더 널리 확산되고 있습니다. 예를 들어, 전기 자동차의 전자 제어 시스템은 실리콘 질화물 세라믹 기판을 사용하여 고전력 밀도 전자 장치의 방열 문제를 해결합니다. 또한 모터 출력 샤프트에 실리콘 질화물 세라믹 베어링을 적용하여 모터의 성능과 수명을 개선했습니다.
반도체 분야
반도체 패키징 분야에서 실리콘 질화물 세라믹은 뛰어난 열전도율과 절연 특성으로 인해 반도체 소자의 안정성과 신뢰성을 향상시키는 핵심 재료가 되었습니다. 고전압, 고전류, 고전력 밀도를 지향하는 전력 전자 기기의 발전과 함께 질화규소 세라믹의 적용은 더욱 광범위해질 것입니다.
기계 분야
실리콘 질화물 세라믹은 기계 분야에서도 널리 사용됩니다. 고온 저항성, 산 및 알칼리 내식성, 자체 윤활성과 같은 우수한 기계적 특성으로 인해 고정밀 및 고하중 기계 부품 제조에 이상적인 소재입니다.
바이오 제약 분야
바이오 의약품 분야에서 질화규소 세라믹은 생체 적합성이 뛰어나 인공 관절과 같은 의료 기기를 제조하는 데 사용됩니다. 의료 기기의 성능과 수명을 향상시킬 뿐만 아니라 환자의 통증과 위험도 줄여줍니다.
5G 통신 장비
5G 통신 기술의 급속한 발전으로 실리콘 질화물 세라믹은 우수한 전파 전송률과 열전도율로 인해 5G 휴대폰 백보드의 우수한 소재로 자리 잡았습니다. 또한 DPC(직접 도금 구리) 세라믹 플레이트도 실리콘 질화물 세라믹을 기판으로 사용하여 5G 통신 장비에 더 나은 신호 전송과 높은 신뢰성을 제공합니다.

실리콘 질화물 세라믹은 고유한 성능 특성으로 인해 여러 분야에서 폭넓은 응용 가능성을 보여 왔습니다. 기술의 발전과 시장의 지속적인 확장에 따라 질화규소 세라믹의 응용 범위는 더욱 확대될 것입니다.