Les céramiques SiC ont de fortes propriétés de liaison covalente et sont difficiles à fritter

Les céramiques SiC ont de fortes propriétés de liaison covalente et sont difficiles à fritter

Dans les années 1980, certains pays développés ont commencé à rechercher et à développer des substrats en céramique AlN, le Japon étant à l'avant-garde du monde. Il existe encore de nombreuses entreprises au Japon qui recherchent et produisent des substrats en céramique AlN, telles que Keito, Nippon Special Ceramics, Sumitomo Metal Industries, Fujitsu, Toshiba et Nippon Electric. La matière première de base pour la préparation de la céramique AlN, la poudre AlN, a des processus de préparation complexes, une consommation d'énergie élevée, des cycles longs et des prix élevés. Le coût élevé limite l'application généralisée de la céramique AlN, de sorte que les substrats en céramique AlN sont actuellement principalement utilisés dans les industries haut de gamme [4].

1.3 Substrat céramique Si3N4

Français Le Si3N4 a trois structures cristallines, à savoir la phase Xiang Xianghe, parmi lesquelles la phase Xianghe est la forme la plus courante de Si3N4, qui est une structure hexagonale. Le Si3N4 possède de nombreuses excellentes propriétés, telles qu'une dureté élevée, une résistance élevée, un faible coefficient de dilatation thermique, un faible fluage à haute température, une bonne résistance à l'oxydation, de bonnes performances à la corrosion thermique et un faible coefficient de frottement. La conductivité thermique théorique du nitrure de silicium monocristallin peut atteindre 400W/(m · K), ce qui a le potentiel de devenir un substrat à haute conductivité thermique. De plus, le coefficient de dilatation thermique du Si3N4 est d'environ 3,0 × 10-6 degré, ce qui correspond bien à des matériaux tels que Si, SiC et GaAs, faisant de la céramique Si3N4 un matériau de substrat attrayant pour les dispositifs électroniques à haute résistance et à haute conductivité thermique [4].

Cependant, les performances diélectriques de la céramique Si3N4 sont légèrement médiocres (avec une constante diélectrique de 8,3 et une perte diélectrique de 0.001~0,1), et le coût de production est également élevé, ce qui limite son application comme substrat céramique pour l'emballage électronique.

1.4 Substrats en céramique SiC

Français La conductivité thermique des céramiques SiC est très élevée, allant de 100 à 400 W/(m · k) à haute température, soit 13 fois celle de l'Al2O3 ; Bonnes performances antioxydantes, température de décomposition supérieure à 2500 degrés, peut encore être utilisée dans une atmosphère oxydante à 1600 degrés ; De plus, elle a une bonne isolation électrique et un coefficient de dilatation thermique inférieur à celui de l'Al2O3 et de l'AlN. Les céramiques SiC ont de fortes propriétés de liaison covalente et sont difficiles à fritter. Habituellement, une petite quantité d'oxyde de bore ou d'aluminium est ajoutée comme aide au frittage pour améliorer la densité. Des expériences ont montré que le béryllium, le bore, l'aluminium et leurs composés sont les additifs les plus efficaces, qui peuvent augmenter la densité des céramiques SiC à plus de 98 % [3].

Cependant, la constante diélectrique du SiC est trop élevée, quatre fois supérieure à celle de l'AlN, et sa résistance à la compression est faible, de sorte qu'il ne convient qu'aux emballages à faible densité et non à ceux à haute densité. En plus d'être utilisé pour les composants de circuits intégrés, les composants de réseau et les diodes laser, il est également utilisé pour les pièces structurelles conductrices.

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