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Placa cerámica de nitruro de silicio aislante de alta dureza para la industria automotriz

Los sustratos cuadrados de nitruro de silicio, también conocidos comúnmente como obleas cuadradas o placas, son materiales cerámicos de alto rendimiento con forma de láminas planas rectangulares. Están diseñados para poseer una combinación única de propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas, lo que los hace indispensables en una amplia gama de aplicaciones industriales y electrónicas exigentes.

Introducción

Resumen de las actividades

Introducción a los Substratos Cuadrados de Nitruro de Silicio Si₃N₄
Los substratos cuadrados de nitruro de silicio, también conocidos comúnmente como obleas cuadradas o placas, son materiales cerámicos de alto rendimiento en forma de láminas planas y rectangulares. Están diseñados para poseer una combinación única de propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas, lo que los hace indispensables en una amplia gama de aplicaciones industriales y electrónicas exigentes.
El nitruro de silicio (Si3N4) es un 60 % más ligero que el acero, pero lo suficientemente resistente como para soportar algunas de las aplicaciones más exigentes en una variedad de industrias. Este material cerámico ligero y de alta resistencia se utiliza como alternativa al acero inoxidable, superaleaciones y cerámicas de primera generación como Al2O3 y ZrO2. Ofrece excelente resistencia al choque térmico y alta tenacidad a la fractura, compatibilidad con fundiciones de metales no ferrosos, y una mayor fiabilidad estructural en comparación con otros materiales cerámicos.
Detalles

El nitruro de silicio supera a otras cerámicas en resistencia al choque térmico. Su resistencia no se deteriora a temperaturas elevadas, por lo que es especialmente adecuado para componentes de motores y turbinas de gas, incluyendo rotores de turbocompresores, bujías incandescentes para motores diésel y bujías calientes.

Las características de las cerámicas de nitruro de silicio son:

  • 1. Resistencia mecánica y dureza excepcionales :
    · El nitruro de silicio presenta una alta tenacidad a la fractura y una excelente resistencia al desgaste. Es significativamente más fuerte y duro que muchas otras cerámicas técnicas, lo que evita grietas y deformaciones bajo condiciones de alto esfuerzo.
  • 2. Propiedades térmicas sobresalientes:
    · Alta resistencia al choque térmico: Puede soportar cambios extremadamente rápidos de temperatura sin agrietarse, una propiedad crítica para aplicaciones que implican ciclos rápidos de calentamiento y enfriamiento.
    · Baja expansión térmica: Su coeficiente de expansión térmica es muy bajo, lo que garantiza una excelente estabilidad dimensional en un amplio rango de temperaturas.
  • 3. Excelente aislamiento eléctrico:
    · El nitruro de silicio es un muy buen aislante eléctrico, incluso a altas temperaturas. Esto lo hace ideal para aislar componentes conductivos en dispositivos electrónicos.
  • 4. Alta resistencia química y a la corrosión:
    · Es altamente inerte y resistente a la corrosión por la mayoría de ácidos, álcalis y metales fundidos, asegurando una larga vida útil en entornos agresivos.

Aplicación del Nitruro de Silicio:

  • fabricación de electrónica

Se utiliza como capa aislante o estructura de soporte para proteger componentes sensibles durante procesos a alta temperatura en la fabricación de semiconductores y otros componentes electrónicos.

  • horno de alta temperatura

Se utiliza en la estructura interna de hornos de alta temperatura, como soportes o barreras térmicas, para mejorar la uniformidad de temperatura en el interior del horno y reducir la pérdida de energía.

  • eQUIPO QUÍMICO

Se utiliza como componente aislante resistente a la corrosión y a altas temperaturas en reactores químicos o sistemas de procesamiento.

Aplicaciones Aeroespaciales e Ingeniería Avanzada

En entornos que requieren resistencia extrema a la temperatura y a la resistencia mecánica, como sistemas de protección térmica para naves espaciales o componentes de maquinaria de alta velocidad.

Los sustratos cuadrados de nitruro de silicio son materiales de ingeniería avanzados valorados por su alta resistencia mecánica, excelente resistencia al choque térmico y aislamiento eléctrico sobresaliente. Su forma cuadrada es particularmente ventajosa para embaldosar eficientemente y procesar múltiples unidades en equipos industriales. Estas propiedades los convierten en el material preferido para las aplicaciones más exigentes en electrónica de potencia, fabricación de semiconductores y procesos industriales a alta temperatura.

Parámetro

Artículo sinterización por presión de gas sinterización por prensado en caliente sinterización reactiva sinterización sin presión
Dureza Rockwell (HRA) ≥75 - > 80 91-92
densidad volumétrica (g/cm3) 3.25 > 3,25 1.8-2.7 3.0-3.2
Constante dieléctrica (εr20℃, 1MHz) - 8.0(1MHz) - -
resistividad volumétrica eléctrica (Ω.cm) 10¹⁴ 10⁸ - -
tenacidad de fractura (Mpa m1/2) 6-9 6-8 2.8 5-6
Módulo de elasticidad (GPa) 300-320 300-320 160-200 290-320
expansividad térmica (m/K *10⁻⁶/℃) 3.1-3.3 3.4 2.53 600
conductividad térmica (W/mK) 15-20 34 15 -
módulo de Weibull (m) 12-15 15-20 15-20 10-18

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