Hochreine SiC-keramische Isoliersubstrate, hochtemperaturbeständig

Hochreines SiC-Keramik-Isoliersubstrat mit Hochtemperaturbeständigkeit

Siliziumkarbid (SiC)-Keramiksubstrate sind fortschrittliche Keramikmaterialien, die durch Hochtemperatur-Sintern von hochreinem SiC-Pulver hergestellt werden und eine außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit, hohe mechanische Festigkeit und hervorragende chemische Beständigkeit aufweisen. Als wichtiges Halbleitermaterial der dritten Generation werden SiC-Keramiksubstrate in der Leistungselektronik, in HF-Geräten, in der LED-Verpackung und in Hochtemperatursensoren eingesetzt. Ihre einzigartige Kombination von Eigenschaften – einschließlich hoher Wärmeleitfähigkeit, niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und extremer Härte – macht sie ideal für elektronische Verpackungen und Wärmemanagementlösungen in rauen Umgebungen. Im Vergleich zu herkömmlichen Aluminiumoxid (Al₂O₃)- oder Aluminiumnitrid (AlN)-Substraten zeigen SiC-Keramiksubstrate eine überlegene Leistung bei Hochtemperatur-, Hochfrequenz- und Hochleistungsanwendungen, insbesondere in Elektrofahrzeugen, 5G-Kommunikation und Luft- und Raumfahrtsystemen.

Wesentliche Eigenschaften von SiC-Keramiksubstraten

Primäre Anwendungen von SiC-Keramiksubstraten

1. Leistungselektronik

• EV-Wechselrichter: SiC-Keramiksubstrate dienen als Wärmeausdehner für IGBT-Module, wodurch die Betriebstemperaturen der Chips um 20-30 % gesenkt und die Energieumwandlungseffizienz gesteigert wird.
• Schnelllademodule: SiC-Keramiksubstrate ermöglichen 800-V-Hochspannungsplattformen in Ladesäulen, wodurch die Ladezeit verkürzt und gleichzeitig die Zuverlässigkeit erhöht wird.
• Industrielle VFDs: Ersetzen Sie AlN-Substrate, um thermische Herausforderungen in Systemen mit hoher Leistungsdichte zu bewältigen.

2. HF-Kommunikation

• 5G-Basisstations-PAs: Der geringe dielektrische Verlust von SiC-Keramiksubstraten gewährleistet die Signalintegrität in Millimeterwellenbändern und reduziert den Energieverbrauch um 15 %.
• Radarsysteme: SiC-Keramiksubstrate werden in Phased-Array-T/R-Modulen für militärische Anwendungen mit hohen Frequenz-/Hochtemperaturanforderungen eingesetzt.

3. Optoelektronik

• Hochhelligkeits-LED-Verpackung: COB (Chip-on-Board)-Substrate mindern den Lumenverfall und verbessern die Helligkeitsgleichmäßigkeit.
• Micro-LED-Displays: Beheben Sie die Wärmeansammlung in Microdisplays mit hoher Pixeldichte.

4. Luft- und Raumfahrt

• Motorsensoren: SiC-Keramiksubstrate halten Abgasen von 1000 °C+ stand und ermöglichen eine Echtzeit-Motorüberwachung.
• Satelliten-Leistungsregelung: Beibehalten einer stabilen Leistung unter kosmischer Strahlung und extremen Temperaturwechseln (-150 °C bis +200 °C).

5. Hochtemperatur-Industrie

• Halbleiter-Heizplatten: SiC-Keramiksubstrate sorgen für eine kontaminationsfreie, gleichmäßige Erwärmung in MOCVD-Reaktoren.
• Chemische Reaktorverkleidungen: SiC-Keramiksubstrate sind beständig gegen konzentrierte Säuren/Laugen und verlängern die Lebensdauer um das 3-5-fache im Vergleich zu Metallen.

6. Verteidigung

• Panzerverbundwerkstoffe: Leicht (30 % leichter als Stahl) und dennoch extrem hart für den Fahrzeugschutz.
• Raketenradome: Außergewöhnliche Wellentransparenz übersteht aerodynamische Erwärmung bei Mach 5+.

1. F: Was sind die Vorteile von SiC-Keramiksubstraten gegenüber herkömmlichen Materialien wie AlN oder Al₂O₃?
    A: SiC-Keramiksubstrate bieten eine 3-5-mal höhere Wärmeleitfähigkeit (bis zu 270 W/mK), eine höhere mechanische Festigkeit (450 MPa gegenüber 300 MPa bei AlN) und extreme Temperaturbeständigkeit (1600 °C), was sie ideal für Hochleistungsanwendungen macht.

2. F: Warum wird SiC-Keramik in Elektrofahrzeug-Leistungsmodulen verwendet?
    A: Seine ultrahohe Wärmeleitfähigkeit reduziert die IGBT-Chip-Temperaturen um 20-30 %, wodurch der Wirkungsgrad des EV-Wechselrichters und die Ladegeschwindigkeit erheblich verbessert und gleichzeitig die Lebensdauer der Komponenten verlängert wird.

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