Στην κατασκευή ημιαγωγών και την οπτική ακριβείας, η επιλογή του υλικού υποστρώματος είναι κρίσιμη για την επίτευξη υψηλών επιδόσεων συσκευής και αξιοπιστίας της διαδικασίας.Μεταξύ των πιο ευρέως χρησιμοποιούμενων υλικών είναι το ζαφείρι (Al2O3)Ενώ και τα τρία προσφέρουν μοναδικά πλεονεκτήματα, οι ιδιότητές τους διαφέρουν σημαντικά σε θερμικές, μηχανικές και χημικές πτυχές.που επηρεάζουν την καταλληλότητά τους για διαφορετικές εφαρμογέςΤο άρθρο αυτό παρέχει μια σύγκριση βασισμένη σε στοιχεία για την καθοδήγηση της επιλογής υλικών για τις διεργασίες ημιαγωγών.
1Μηχανικές ιδιότητες
| Ιδιοκτησία |
Ζαφείρι (Al2O3) |
Κουαρτς (SiO2) |
SiC (καρβίδιο πυριτίου) |
| Σκληρότητα Mohs |
9 |
7 |
9 ¢9.5 |
| Μοδούλος Young's (GPa) |
345 |
73 |
410£470 |
| Δυνατότητα διάσπασης (MPa·m1·2) |
2 ∆3 |
0.7 |
3·4 |
| Αντοχή σε θερμικά σοκ |
Μεσαία |
Χαμηλά |
Υψηλή |
Ανάλυση:
Το σαφείρι και το SiC είναι εξαιρετικά σκληρά υλικά, καθιστώντας τα ανθεκτικά στην φθορά και τις γρατζουνιές, γεγονός που είναι κρίσιμο για την επεξεργασία των πλακών.περιορισμός της χρήσης του σε περιβάλλοντα υψηλής πίεσης.
2. Θερμικές ιδιότητες
| Ιδιοκτησία |
Ασπρουλίνη |
Κουάρτς |
SiC |
| Θερμική αγωγιμότητα (W/m·K) |
35·40 |
1.4 |
300·490 |
| Συντελεστής θερμικής διαστολής (10−6/K) |
5·8 |
0.5 |
4·5 |
| Μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας |
~ 2000°C |
~ 1200°C |
~1600°C (SiC χύδην), υψηλότερη για συγκολλημένη) |
Ανάλυση:
Το SiC ξεπερνά τόσο το ζαφείρι όσο και το κουάρτς στην θερμική αγωγιμότητα, επιτρέποντας αποτελεσματική διάχυση θερμότητας σε ηλεκτρονικές εφαρμογές υψηλής ισχύος.που το καθιστούν κατάλληλο για μονωτικές ή χαμηλής θερμοκρασίας εφαρμογές, αλλά ακατάλληλο για συσκευές υψηλής ισχύοςΤο ζαφείρι εξισορροπεί τη θερμική σταθερότητα και τη μέτρια θερμική αγωγιμότητα, που χρησιμοποιείται συνήθως σε συσκευές LED και RF.
3Χημική και περιβαλλοντική σταθερότητα
| Υλικό |
Χημική αντοχή |
Ευαισθησία στην υγρασία |
Συνήθεις εφαρμογές |
| Ασπρουλίνη |
Εξαιρετική (ανθεκτικότητα σε οξέα, βάσεις) |
Χαμηλά |
υποστρώματα LED,οπτικά παράθυρα, συσκευές υψηλής ακρίβειας |
| Κουάρτς |
Εξαιρετικό (ανθεκτικό στα περισσότερα χημικά) |
Μετριοπαθείς (υδροφιλικές) |
Μικροκατασκευή, μάσκες φωτολιθογραφίας, οπτικές ίνες |
| SiC |
Εξαιρετική (υψηλή χημική αδράνεια) |
Πολύ χαμηλά |
Ηλεκτρονικά υψηλής ισχύος, σκληρά χημικά περιβάλλοντα, μηχανικές σφραγίδες |
Ανάλυση:
Και τα τρία υλικά παρουσιάζουν εξαιρετική χημική σταθερότητα, αλλά το SiC είναι μοναδικά κατάλληλο για διαβρωτικά ή συσσωρευτικά περιβάλλοντα.ότι τα ζαφείρι και το SiC παραμένουν σταθερά.
4Οπτικές και ηλεκτρικές εκτιμήσεις
| Ιδιοκτησία |
Ασπρουλίνη |
Κουάρτς |
SiC |
| Οπτική διαφάνεια |
150 nm 5 μm |
160 nm 3 μm |
Διαφανές σε υπέρυθρες (36 μm), αδιαφανές σε ορατές |
| Δυνατότητα διηλεκτρικής (kV/mm) |
400 ̇ 500 |
30 ¢ 50 |
250 ̇ 500 |
| Διάλειμμα ζώνης (eV) |
9.9 |
8.9 |
2.3 ∙3.3 |
Ανάλυση:
Το ζαφείρι και το κουάρτζιο χρησιμοποιούνται ευρέως για οπτικά παράθυρα λόγω της διαφάνειάς τους σε εύρους ορατού UV.Η ευρεία ζώνη διαχωρισμού και η υψηλή διηλεκτρική αντοχή του SiC® το καθιστούν ιδανικό για συσκευές ημιαγωγών υψηλής τάσης και υψηλής θερμοκρασίας, όπως ηλεκτρονικά ισχύος και ενισχυτές ραδιοκυμάτων.
5Κόστος και κατασκευαστικότητα
| Υλικό |
Κόστος |
Δυνατότητα κλιμακώσεως |
Εργασιμότητα |
| Ασπρουλίνη |
Υψηλή |
Μετριοπαθής |
Δύσκολο (απαιτεί εργαλεία διαμαντιού) |
| Κουάρτς |
Χαμηλά |
Υψηλή |
Εύκολο (μπορεί να είναι υγραμμένο ή κομμένο με λέιζερ) |
| SiC |
Υψηλή |
Μετριοπαθής |
Πολύ δύσκολο (εξαιρετικά σκληρό, εύθραυστο) |
Ανάλυση:
Το χαλαζία είναι το πιο οικονομικά αποδοτικό και πιο εύκολο στη μεταποίηση, καθιστώντας το δημοφιλές για εργαστηριακές κλίμακες ή φθηνά οπτικά εξαρτήματα.αλλά παρέχουν ανώτερη μηχανική και θερμική απόδοση, απαραίτητη για απαιτητικές εφαρμογές στα ημιαγωγεία.
Συμπεράσματα
Η επιλογή μεταξύ σαφείρου, κουαρτζού και SiC απαιτεί προσεκτική εξέταση μηχανικών, θερμικών, χημικών, οπτικών και κόστους παραγόντων:
-
Ασπρουλίνηπροσφέρει μια ισορροπία σκληρότητας, θερμικής σταθερότητας και οπτικής διαφάνειας, καθιστώντας το ιδανικό για LED, οπτικά παράθυρα και ορισμένα μικροηλεκτρονικά.
-
Κουάρτςυπερέχει σε οικονομική απόδοση, ευκολία επεξεργασίας και ανθεκτικότητα σε χημικά, κατάλληλη για συσκευές εργαστηρίου, μάσκες φωτολιθογραφίας και εφαρμογές χαμηλής ισχύος.
-
SiCπαρέχει εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα, σκληρότητα και χημική σταθερότητα, απαραίτητη για ηλεκτρονικά υψηλής ισχύος, σκληρά περιβάλλοντα και εφαρμογές που απαιτούν εξαιρετική αντοχή.
Για τους μηχανικούς ημιαγωγών και τους επιστήμονες υλικών, αυτή η σύγκριση που βασίζεται σε στοιχεία υποστηρίζει την ορθολογική επιλογή υλικών, εξασφαλίζοντας τη βέλτιστη απόδοση της συσκευής και την αξιοπιστία της διαδικασίας.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!