실리콘 나이트라이드 세라믹스의 고온 단열 성능은 어떠한가

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실리콘 질화물 세라믹, 고급 구조용 세라믹 소재로서, 탁월한 내열성과 우수한 전기 절연 특성 덕분에 고온, 고전압, 고부식성 등 극한 환경에서 대체 불가능한 가치를 입증해 왔습니다.

실리콘 질화물 세라믹스의 고온 절연 특성 분석
실리콘 질화물(SiₓN₄) 세라믹스의 고온 절연 특성은 독특한 미세구조와 화학적 결합 특성에 기인한다.
-고저항성: 체적 저항률은 실온에서 10¹⁴~10¹⁵Ω·cm에 달하며, 1000℃의 고온에서도 10⁶~10⁸Ω·cm의 높은 저항률을 유지할 수 있다.
-낮은 유전율 및 손실: 유전율은 1MHz에서 8-10 사이로 안정적으로 유지되며, 유전 손실은 0.005 미만으로 고주파 및 고온 환경에서도 절연 신뢰성을 보장합니다.
-높은 온도 안정성: 산화성 대기에서는 최대 1400℃까지, 불활성 대기에서는 최대 1800℃까지 사용 가능하며, 연화나 용융 현상이 발생하지 않고 절연 성능 저하가 최소화됩니다.

제품 적용: 고온 절연 시나리오를 위한 코어 선택
질화규소 세라믹스는 다음과 같은 고온 절연 분야에서 널리 사용됩니다:

1. 반도체 제조 장비: 정전기 흡착 컵 및 히터 기판으로서 고온 플라즈마 환경에서 안정적인 절연을 제공합니다.
2. 새로운 에너지 차량: 전기차용 파워 모듈에 사용되는 절연 기판으로, 모터 컨트롤러의 내전압성 및 방열 성능을 향상시킵니다.
3. 항공우주: 고온 센서 보호 커버 및 점화 시스템 구성품으로서 극한의 열충격과 부식을 견딜 수 있습니다.
4. 산업용 가열 시스템: 고온 용광로 지지대, 단열 볼트에 사용되며, 기존 알루미나 세라믹스를 대체하고 수명을 연장합니다.

제품 장점: 왜 질화규소 세라믹이 선호되는 선택인가?

1. 종합적인 성능 균형:
   - 높은 강도와 인성: 굽힘 강도는 800~1000MPa에 달하며, 파단 인성은 6~8 MPa·m¹/²입니다.
   -탁월한 열충격 안정성: 낮은 열팽창 계수(3.2 × 10⁻⁶/℃), 급격한 냉각 및 가열에 대한 내성.
   - 내식성: 용융 금속 및 산·염기 침식에 대한 내성.
2. 절연 신뢰성:
   - 고온에서 이온 이동 현상이 발생하지 않아 절연 불량을 방지합니다.
   -표면은 Ra<0.2 μm까지 정밀 가공이 가능하여 방전 발생 위험을 줄일 수 있습니다.
3. 긴 수명과 에너지 효율성:
   - 알루미나 세라믹스보다 3~5배 긴 수명으로 장비 가동 중단 비용을 절감합니다.
   - 높은 열전도율(15-30 W/m·K)은 열 방출을 돕고 시스템 에너지 효율을 향상시킵니다.

문제 해결: 실리콘 질화물 세라믹스가 해결해야 할 산업 현장의 주요 과제

1. 고온 환경에서의 절연 실패: 전통적인 폴리머 또는 알루미나 세라믹은 500℃ 이상의 온도에서 노화되거나 취성 균열이 발생하기 쉬운 반면, 질화규소 세라믹은 장기간에 걸친 절연 성능을 제공합니다.
2. 열 관리와 기계적 부하 간의 모순: 전력 전자 모듈에서는 절연, 방열 및 진동 방지 요구 사항을 동시에 해결해야 합니다.
3. 부식성 매체에서의 부품 보호: 화학 및 야금 산업에서는 단락 및 부식을 방지하기 위해 금속 보호 커버를 대신 사용합니다.

고객 적용 사례 (익명)

1. 특정 전기차 제조사:
   -요구사항: 전기 구동 시스템의 전력 밀도를 향상시키기 위해서는 절연 기판이 200℃ 이상의 고온과 고전압을 견뎌야 한다.
   -솔루션: 두께 0.8mm의 맞춤형 질화규소 세라믹 기판과 통합 금속 회로를 채택하십시오.
   -결과: 모듈의 전압 저항이 3kV로 증가되었으며, 방열 효율이 40%로 향상되었고, 대량 생산 비용이 15%로 감소되었습니다.
2. 반도체 장비 기업:
   -요구사항: 600℃ 플라즈마 식각기에서 정전기 흡착컵의 절연 성능 저하 문제를 해결한다.
   -솔루션: 실리콘 질화물 세라믹 흡착컵으로 교체하십시오. 표면 정밀도는 ±0.01mm입니다.
   -결과: 절연 수명이 6개월에서 3년으로 연장되었으며, 장비 가동률이 251% 증가했습니다.

실리콘 질화물 세라믹스는 탁월한 고온 절연 성능으로 극한 작업 환경에서 대체 불가능한 핵심 소재로 자리매김했습니다. 반도체부터 신에너지, 항공우주부터 산업용 가열에 이르기까지, 신뢰성과 내구성으로 기술의 한계를 넓혀가고 있습니다.
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