关于两种常见的陶瓷类高导热材料的介绍
高导热材料的种类有很多,其中陶瓷类高导热材料较好的传热性能在现代工业、国防以及高新技术等领域中得到了日益广泛的应用。陶瓷类高导热材料主要以氧化物、氮化物、碳化物、硼化物等为主,今天我们主要介绍一下其中两种高导热材料。
1、聚晶金刚石陶瓷(PCD陶瓷)
金刚石的传热能力很强,其单晶体在常温下热导率理论值为1642W/m·K,实测值为2000W/m·K。但金刚石大单晶难以制备,且价格昂贵。聚晶金刚石烧结过程中往往需要加入助烧剂以促进金刚石粉体之间的粘结,从而得到高导热材料PCD陶瓷。但在高温烧结过程中,助烧剂会催化金刚石粉碳化,使聚晶金刚石不再绝缘。金刚石小单晶常被作为提高陶瓷热导率的增强材料添加到导热陶瓷中,以起到提高陶瓷导热率的作用。
聚晶金刚石陶瓷既是工程材料,又是新型的功能性高导热材料。目前,聚晶金刚石陶瓷以其优良的力、热、化学、声、光、电等性能,在现代工业、国防和高新技术等领域中得到日益广泛的应用。
2、SiC陶瓷
目前碳化硅(SiC)是国内外研究较为活跃的陶瓷类高导热材料。SiC的理论热导率非常高,已达到270W/m·K。但由于SiC陶瓷材料的表面能与界面能的比值低,即晶界能较高,因而很难通过常规方法烧结出高纯致密的SiC陶瓷。采用常规的烧结方法时,必须添加助烧剂且烧结温度必须达到2050℃以上,但这种烧结条件又会引起SiC晶粒长大,大幅降低SiC陶瓷的力学性能。
SiC陶瓷在石油、化工、微电子、汽车、航天、航空、造纸、激光、矿业及原子能等工业领域获得了广泛的应用,碳化硅陶瓷已经广泛应用于高温轴承、防弹板、喷嘴、高温耐蚀部件以及高温和高频范围的电子设备零部件等领域。
除此之外,高导热材料陶瓷系还有Si3N4陶瓷、BeO陶瓷、AlN陶瓷等等。根据它们各自性能的不同,可分别运用于不同的产品和产业中,随着科技的发展,高导热材料的运用会越来越广泛。苏州思萃热控拥有专业的科研队伍,开发了多种高导热材料产品,可为您定制化提供产品。
随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展,对半导体器件的需求日益增长,同时也催生了市场对半导体材料的需求,半导体材料行业迎来快速发展的黄金期。在国家鼓励半导体材料国产化的政策导向下,本土半导体材料厂商不断提升半导体产品技术水平和研发能力,逐渐打破了国外半导体厂商的垄断格局,推进中国半导体材料国产化进程,促进中国半导体材料行业的发展。
数据显示,2017-2019年中国半导体材料市场规模逐年增长,从2017年的76亿美元增长至2020年的94亿美元。据统计,2017-2020年全球62座新投产的晶圆厂中有26座来自中国大陆,占比超过40%,成为增速最快的地区。伴随着5G时代的来临,汽车电动化进程拉动IGBT规模增长。得益于对清洁能源高速增长的需求,IGBT市场规模将持续增长,IGBT市场在2020年的规模为54亿美元,从2020年到2026年将以7.5%的复合年增长率(CAGR)增长,预计2026年市场规模为84亿美元。新能源车应用作为IGBT市场规模的重要增量,2020年市场规模为为5.09亿美元,2020-2026年的复合年增长率为23%,预计2026年新能源车用IGBT市场规模为17亿美元。
随着5G、智慧物联网时代的到来,中国大陆的半导体产业得以在众多领域实现快速与全面布局,正逐步驱使全球半导体产业从韩国、中国台湾向中国大陆转移。目前,我国已经成为最大的半导体市场,并且继续保持最快的增速,预计半导体市场增长将持续带动半导体材料行业快速发展。