Substrato isolante ceramico in SiC ad alta purezza Resistenza alle alte temperature

Substrato isolante ceramico in SiC ad alta purezza, resistenza alle alte temperature

I substrati ceramici in carburo di silicio (SiC) sono materiali ceramici avanzati prodotti mediante sinterizzazione ad alta temperatura di polvere di SiC ad alta purezza, che presentano un'eccezionale conducibilità termica, un'elevata resistenza meccanica e un'eccezionale stabilità chimica. In qualità di materiale chiave per semiconduttori di terza generazione, i substrati ceramici in SiC sono ampiamente utilizzati nell'elettronica di potenza, nei dispositivi RF, nell'imballaggio LED e nei sensori ad alta temperatura. La loro combinazione unica di proprietà, tra cui l'elevata conducibilità termica, il basso coefficiente di espansione termica e l'estrema durezza, li rende ideali per l'imballaggio elettronico e le soluzioni di gestione termica in ambienti difficili. Rispetto ai tradizionali substrati in allumina (Al₂O₃) o nitruro di alluminio (AlN), i substrati ceramici in SiC dimostrano prestazioni superiori in applicazioni ad alta temperatura, alta frequenza e alta potenza, in particolare nei veicoli elettrici, nelle comunicazioni 5G e nei sistemi aerospaziali.

Caratteristiche principali dei substrati ceramici in SiC

1. Elettronica di potenza

Inverter EV: i substrati ceramici in SiC fungono da dissipatori di calore per i moduli IGBT, riducendo le temperature di esercizio dei chip del 20-30% e aumentando l'efficienza di conversione dell'energia.

• Moduli di ricarica rapida: i substrati ceramici in SiC consentono piattaforme ad alta tensione a 800 V nelle colonnine di ricarica, riducendo i tempi di ricarica e migliorando l'affidabilità.
• VFD industriali: sostituiscono i substrati in AlN per affrontare le sfide termiche nei sistemi ad alta densità di potenza.
• 2. Comunicazioni RF

PA per stazioni base 5G: la bassa perdita dielettrica dei substrati ceramici in SiC garantisce l'integrità del segnale nelle bande delle onde millimetriche, riducendo il consumo energetico del 15%.

• Sistemi radar: substrati ceramici in SiC utilizzati nei moduli T/R ad array in fase per applicazioni militari con esigenze di alta frequenza/alta temperatura.
• 3. Optoelettronica

Imballaggio LED ad alta luminosità: i substrati COB (Chip-on-Board) mitigano il decadimento del lumen e migliorano l'uniformità della luminosità.

• Display Micro-LED: affrontano l'accumulo termico nei microdisplay ad alta densità di pixel.
• 4. Aerospaziale

Sensori motore: i substrati ceramici in SiC resistono a gas di scarico a 1000°C+ per il monitoraggio in tempo reale del motore.

• Controllo dell'alimentazione satellitare: mantengono prestazioni stabili sotto radiazioni cosmiche e cicli termici estremi (-150°C a +200°C).
• 5. Industriale ad alta temperatura

Piastre riscaldanti per semiconduttori: i substrati ceramici in SiC forniscono un riscaldamento uniforme e privo di contaminazione nei reattori MOCVD.

• Rivestimenti per reattori chimici: i substrati ceramici in SiC resistono ad acidi/alcali concentrati, prolungando la durata utile di 3-5 volte rispetto ai metalli.
• 6. Difesa

Compositi per armature: leggeri (30% più leggeri dell'acciaio) ma ultra-duri per la protezione dei veicoli.

• Radome per missili: eccezionale trasparenza alle onde che sopravvive al riscaldamento aerodinamico a Mach 5+.
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R: I substrati ceramici in SiC offrono una conducibilità termica da 3 a 5 volte superiore (fino a 270 W/mK), una resistenza meccanica superiore (450 MPa contro 300 MPa di AlN) e una resistenza alle temperature estreme (1600°C), rendendoli ideali per applicazioni ad alta potenza.
2. D: Perché la ceramica in SiC viene utilizzata nei moduli di alimentazione dei veicoli elettrici?

R: La sua conducibilità termica ultra-elevata riduce le temperature dei chip IGBT del 20-30%, migliorando significativamente l'efficienza dell'inverter EV e la velocità di ricarica, prolungando al contempo la durata dei componenti.
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