简介:何精密Si₃N₄プレートやディスク
高度な製造では、システム全体の性能は、マイクロメータ単位で測定される平坦で寸法安定性のあるセラミック部品に依存することがよくあります。半導体ウェーハキャリアは維持する必要がありますsub-micrometerの反りリソグラフィーのアライメントを確実にするために直径300mmにわたって。evパワーモジュール基板が必要です完全熱伝導率マッチング電気的絶縁を提供しながら、銅層で。航空宇宙タービンは需要を覆う1200°c +での寸法安定性遠心下やミニ・タキートス
窒化ケイ素(Si₃N₄)陶器の板材質ディスクなっchoiceこれらの基幹アプリケーション結びつける仕組み一意作り上げ高強度(700 ~ 1000 mpa)、優れた破壊靭性(6 ~ 8 mpa・m½)、低熱拡大(3。2%)×10⁻⁶/°C)、熱ショック抵抗に优れ、優れた电気绝縁-特性金属、ポリマー、または他のセラミックは同時に供給することができません。
しかし、完成したプレートとディスクの形でこれらの特性を達成する必要がありますすべての製造工程を正確に管理します-粉末化学、焼結パラメータからダイヤモンド研削、最終研磨まで。そこで具体技術ガイドに完全な精密加工チェーン生のSi₃変換Nに詰めた粉を冷茶用₄会議は終わらコンポーネントたworld'sの最も要求の厳しい仕様。
構成材質Si₃N₄陶器の板(disk)およびディスク
性能完成Si₃N₄プレートやディスク根本的の化学組成で決まるによる微视的を描写している。この関係を理解することは、各用途に適した材料グレードを特定するために不可欠です。
第一次位相:β-Si₃N₄(> 90%)
開始α-Si₃N₄粉をsolution-reprecipitation変換中焼成を形成する細長いβ-Si₃N₄穀物。これらの点在する水晶(5-10:1アスペクト比)連動三角形を自己強化する微视的構造担当Si₃N₄'s異例強い体力。
焼結剤(4 ~ 8 wt%)
Y₂O₃(6%)とアル₂O₃(1 ~ 3%)主な焼結助剤です。物质の反応母国SiO₂この粉末面を形成する液体yttrium-aluminum-silicateフェイズ2回のシェーディングliquid-phase経由焼成制御可能β-grain成長敬愛だ。
粒界相(2-5%)
焼結後、残留ガラスまたは結晶粒界に残ります。その組成と体積の割合は重大な影響を与える高温クリープ性、熱伝導性、耐食性。焼結後のアニールは、この相を結晶化して高t性能を向上させることができます。
属性-属性の関係を表す
高いY₂O₃/アル₂O₃比率推進より完全なβ-transformation高い比率→態様買い入れる大きく穀强靭くせに力が低い。下添加物レベルより細かい粒を作る→より高い強度と硬度を持つが、靭性は低下する。ため半導体基板超高純度(>99.9%)でガラス相を最小限に抑え、熱伝導率とプラズマ浸食耐性を最大化します。ため構造プレート最適化された添加剤レベルは、靭性と機械加工性のバランスをとります。HUACIJULI提供複数Si₃N₄成績オーダーメイド型特定板/ディスク一场么だ。
Si₃N₄板微视的hello,の基礎jersey
以下の図の特性微视的のSi₃N₄陶器の板、連動βを示す-grainバウンダリ-レイアのネットワークと穀物期判断機械、弱および電気的种族:
図1:Siは陶器製の皿₃N₄断面微视的
の工程を精密Si₃N₄プレートやディスク(disc)
生み出すSi₃N₄プレートやディスクsub-micrometer精密厳しくsix-step製造される必要鎖の環だ。各ステップは、最終的な寸法精度、表面品質、材料特性に直接影響します。
粉ブレンド
α-Si₃N₄(> 99.5%) + Y₂O₃/アル₂O₃。ウエットボールフライス24-48h。顆粒形成のための噴霧乾燥。
形成
200 ~ 300 mpa(厚板/ディスク)でテープ鋳造(薄板)またはcip洗浄。ニアネットシェイプへのグリーン加工。
Debinding
制御された熱脱結合400 ~ 600°c。低速の傾斜速度は、厚いセクションでの割れを防ぎます。
gps / hip焼結
1750-1900°C、10メガパスカルN₂。α→βですTD 99.5%を>ます。萎縮~ 18-22%される。
CNC研磨
ダイヤモンドホイール(80→400→800メッシュ)。並列処理のための二重ディスク研削。寛容±5μm。
岩浜&精米
SiC /うちよせるダイヤモンドモルタル。研磨エッチバックます。最終Ra < 0.05μm。み细工< 1μm / 100 mm。
テープ鋳造とcip成形
テープ鋳造薄板(<2mm)や大面積基板に適しており、均一な厚さと優れた緑密度均一性を実現します。冷間等圧プレス(cip)厚板(>3mm)やディスクに使用され、等方性の圧縮を提供し、その後の加工のための優れた緑色強度。どちらの方法も、欠陥のない焼結に必要な緑密度>55% tdを達成します。
萎縮補償
Si₃N₄や18-22%線形萎縮先端セラミック。正確な収縮予測(生産バッチ全体の統計的プロセス制御による)により、焼結寸法が±0.1mm以内に収まるように緑色部品を大型化することができ、焼結後の加工時間とコストを最小限に抑えることができます。ワシジュリは内部で収縮の変化を維持している±0.3%batch-to-batch。
完全な製造プロセスフロー
以下のエンドツーエンド生産しフロー図片栗粉精度を終えSi₃N₄板/ディスクに鍵プロセスパラメーターを含めと品質検問所各段階:
図2:Si₃N₄板&ディスクの製造プロセスフロー
可能精密仕様
アモイHUACIJULI's Si₃する精密加工機能をN₄プレートとディスクスパン3段基準工业建学年は超精密半導体:
| 仕様 | 標準年生 | 精密年生 | 超精密(準急) |
|---|---|---|---|
| 次元寛容 | ±0.02 mm | ±0.005 mm | ±薄氷mm★ |
| み细工(100ミリ当たり) | <、△5μm | <、2μm | < 1μm★ |
| 前記 | <、10μm | <、△5μm | <、2μm★ |
| 表面粗さ(Ra) | <、0.4μm | <、0.1μm | <、0.05μm★ |
| 厚さの均一度 | ±0.05 mm | ±0.02 mm | ±0.005 mm★ |
| エッジ品質 | Chamfered | 地上半径 | エッジ★磨き |
| 典型的なアプリケーション | 工業用プレートを着用し、顔をシールします | 航空宇宙EV基板 | 半導体、光学 |
★最も達成可能な仕様。リクエストに応じて利用可能なカスタム中間成績。
産業アプリケーションの精密Si₃N₄板と、ディスク(disc)
半導体製造
構成されていますウェハキャリア(foup)、フォーカスリング、エッチチャンバーライナー、cmp保持リング、ヒーターカバー。
何でSi₃₄:超低パーティクル発生、石英より5倍優れたプラズマ耐浸食性、シリコンウェハーにマッチしたcte、プラズマチャンバー内のアークを防止する電気絶縁。
EVパワーエレクトロニクス
構成されていますigbt / sicパワーモジュール基板(dbc / ambベースプレート)、バスバー絶縁体、熱スプレッダ。
何でSi₃₄:セラミック基板の中で最も高い破壊靭性は、10,000サイクルの熱サイクルに耐えます。cte (3.2 ppm/ k)は銅のメタライゼーションと密接に一致し、amb構造の剝離を防止します。
航空宇宙&国防
構成されていますタービンシュラウド、センサーハウジング、レドーム窓、ジャイロスコープのローターディスク、ベアリングスペーサープレート。
何でSi₃₄:1200°c +での寸法安定性、低密度(超合金より60%軽量)、急上昇/降下サイクル中の熱衝撃耐性、およびレドーム用途のためのレーダー透過性。
医療機器
構成されています外科用機器プラットフォーム、mri対応位置決めプレート、x線検出器基板、インプラントトライアルディスク。
何でSi₃₄:生体適合性、非磁性(mri安全)、放射性核種、高温殺菌可能、体液や洗浄剤に化学的に不活性。
光学&レーザーシステム
構成されていますレーザーミラー基板、望遠鏡参照フラット、干渉計ベースプレート、光学マウントディスク。
何でSi₃₄:cteがほぼゼロであるため、温度範囲にわたって光学図が安定しています。Polishableλ/ 20の反りな精密光知ってるわマーシー・メイ真空中での非ガス化。
工業設備
構成されていますメカニカルシール面板、ゲージブロック、摩耗板、ポンプライナーディスク、測定規格、治具板。
何でSi₃₄:硬化鋼に対する5 ~ 10倍の耐摩耗性、化学環境での耐腐食性、およびメトロロジックグレードの基準面の長期寸法安定性。
拡張知識- amb基板技術: 現役の金属ロウ付け(AMB) Si₃N₄プレートをインプラントセラミック鲜権力層で核心電子基板。直接保税の銅製品と異なり(DBC)錆色に大きく依存してAMBはTi / Zr-based braze合金そん化学薬品債券Si₃&₄ぎ可能0.8ミリメートルまでの銅厚さ生き残った>本、1万熱サイクル(受けて、°C 175°C) delamination -せずともSi₃N₄AMB基板基準ガクガクEVインバータと再生可能エネルギー変換器
Si₃N₄vsその他の陶器製の皿な資料
| 財産 | Si₃N₄ | アル₂O₃ | AlN | ZrO₂ | SiC |
|---|---|---|---|---|---|
| 骨折靭性を分担(MPa・m½) | 6 ~ 8★ | 3 ~ 5 | 3 ~ 4 | 5 | 3 ~ 5 |
| 熱伝導率(W / m・K) | 20 ~ 30 | davos | 170-200★ | 2 ~ 3 | 120-270 |
| ワイン(×10⁻⁶/°C) | 3.2★ | 7.5 | 4.5 | 10.0 | 4.0 |
| 屈曲力(MPa) | 700-1000★ | 300-630 | 400 | 800-1200 | 400 ~ 600隻 |
| 熱ショック抵抗 | 優秀な★ | 適度な | 良い | 良い | 良い |
| 最大サービス温度(°c) | 1400★ | 1200 | 1000 | 800 | 1600 |
★カテゴリで最高。Si₃N₄一意最高と靭性を分担+最低ワイン+秀でている武装威力+に优れた熱伝導率。
見識によって: ため電力基板、AlN熱伝導率が高いSi₃N₄&に欠ける#39;s靭性- aln基材は、ambろう付けおよび熱サイクル中にクラックが発生します。ため半導体调达sicは熱伝導率が高いですが、導電性があります。ため航空宇宙皿zroゾイドは同等の靭性を持つが、3倍高いcteは熱ミスマッチの問題を引き起こす。ただのSi₃N₄陶器し均衡財産に必要な設定大部分を板/ディスクアプリケーションを要求している。
何でパートナーHUACIJULIとSi₃₄皿とディスク(disc) ?
数十年間専門知識
深いSi₃N₄材料科学知識ロングパス加工熟達——合わせ最適化一歩一歩から火薬・弾薬を終えなくてはならない。
Sub-Micrometer能力
デジタルコントロールdouble-discグラインダー惑星lappers、エッチバック達成polishersの反り< 1μmおよびRa <、0.05μm君をあなどってたようだ
複数Si₃N₄成績
標準グレード、高靭性グレード、高純度グレード、高熱伝導グレード-それぞれ、特定のプレート/ディスク用途に最適化されています。
いっぱい制定された計量ラボ
cmm、レーザー干渉法、形状測定、および超音波検査により、すべてのプレート/ディスクが出荷前に仕様を満たしていることを確認します。
よくある質問(faq)
Q1:エスアイ₃の構成材質Nな₄陶器の板に?
Si₃N₄プレートは> 90%β-Si₃N₄結晶位相8 wt % Y₂O₃/アル₂O₃焼成添加物形成2-5%とintergranularすわって位相。細長いβ-grainsに責任を負う三角形連動自己強化する微视的構造を作るmaterial's優れた靭性(6-8 mpa・m½)。
製造工程Q2:何を生み出せる精密Si₃N₄プレートとディスク(disc) ?
6つのステップ:(1)粉体混合、(2)テープ鋳造またはcip成形、(3)脱結合、(4)gps / hip焼着温度は1750-1900°c、(5)CNCダイヤモンド研磨±5μm岩浜(6)/精米を示した< 0.05μm・み细工< 1μm。各ステップは、微細構造と寸法精度を最適化するために制御されます。
q3:どのような精度公差が実現可能ですか?
標準急勾配:±0.02mm、Ra < 0.4μm。精密急勾配:±0.005mm、Ra < 0.1μm。超精密(半導体):±0.002mm、み细工< 1μm / 100ミリ、Ra <、0.05μm。< tlp、2μm、肉厚均一度±0.005mmは可能の批判応用です。
Q4:産業をSi₃N₄プレートとディスク(disc) ?
半導体(ウェーハ担体、エッチングチャンバ)EV(AMBパワー基板)、航空宇宙(タービンシュラウド、センサーハウジング)医療(MRI-safeホーム)光学(ミラー基板、参照フラット)、および産業(シール面、プレート、ゲージブロック)。
Q5: Si₃はどうやってN₄権力AlN基板と比べると?
AlN熱伝導率が高い(170-200対20 ~ 30 W / m・K)、Si₃N₄が2-3×より高い破壊靭性。サイクリングに熱を受け,AMB基板はSi₃N₄生き延び> 1万サイクル1,000-3,000サイクルAlN亀裂に置いたとき。信頼性要件が厳しいev用インバータの場合Si₃N₄AMBは今業界標準.
