SIC 碳化矽 工業用途介紹

SIC 碳化矽 工業用途介紹

**SiC(碳化矽,Silicon Carbide)是一種由矽(Si)碳(C)**組成的化合物,具有極高的硬度、熱導率與化學穩定性,是半導體與精密機械產業中非常重要的材料之一。以下是簡要介紹:


🔹 基本特性

  • 化學式:SiC
  • 結晶結構:可為六方(α-SiC)或立方(β-SiC)
  • 莫氏硬度:約 9.2(僅次於鑽石與立方氮化硼)
  • 熔點:約 2,730 °C
  • 熱導率:高達 120–270 W/m·K(優於氧化鋁與氮化鋁)
  • 耐腐蝕性:對酸鹼與高溫氣氛高度穩定
  • 電性特徵:寬能隙半導體(bandgap 約 3.26 eV)

🔹 工業應用

  1. 半導體產業
    • 製作功率元件(Power Devices),例如 SiC MOSFET、SiC Schottky 二極體,用於電動車與高壓電源。
    • 製作基板材料,特別是 GaN-on-SiC 結構,用於高頻射頻(RF)與 5G 通訊。
  2. CNC 精密加工與機械部件
    • 製作高剛性陶瓷治具耐磨軸承座真空腔體結構件
    • 應用於半導體製程設備內部,如蝕刻機(Etcher)、CVD、PVD 腔體的結構件或保護環。
  3. 其他應用
    • 用作磨料材料(砂輪、切削片)。
    • 製作耐高溫加熱元件(SiC 加熱棒)。

SiC(碳化矽,Silicon Carbide) 的用途詳細介紹,著重於半導體與CNC精密加工領域

🔹 SiC(碳化矽)用途介紹

1️⃣ 半導體產業應用

SiC 是一種寬能隙半導體材料(Wide Bandgap Semiconductor),相較於傳統矽(Si),能承受更高電壓、更高溫度與更大電流密度,因此在新一代高效能電子元件中成為關鍵材料。

主要應用方向:

  • 功率元件(Power Devices):如 SiC MOSFET、SiC Schottky Diode,用於電動車(EV)、充電樁、太陽能逆變器與工業電源。
  • 射頻與通訊(RF & 5G):作為 GaN-on-SiC 高頻晶片的基板材料,用於基地台、雷達與衛星通訊。
  • 高溫感測與航太電子:適用於極端環境運作的感測元件與控制模組。

優勢特點:

  • 高擊穿電壓(High breakdown voltage)
  • 高熱導率(Superior thermal conductivity)
  • 低開關損耗(Low switching loss)
  • 高溫操作穩定(Operates above 200°C)

2️⃣ 半導體製程設備用部件

在晶圓製造設備中,SiC 以其耐蝕、耐磨與高熱穩定性,廣泛應用於真空腔體結構件、襯墊環(Focus Ring)、載盤(Susceptor)及治具零件等。

應用範例:

  • 蝕刻機(Etcher):SiC 零件可抵抗氟系氣體腐蝕,延長使用壽命。
  • CVD/PVD 腔體部件:可在高溫下維持機械穩定性。
  • 真空系統結構件:用於承受高溫與高能等離子環境。

特性優勢:

  • 高硬度與耐磨性(延長設備壽命)
  • 不易污染晶圓(低顆粒生成)
  • 高熱穩定性(適合高溫製程環境)

3️⃣ CNC 精密加工領域

由於 SiC 的超高硬度與脆性,必須使用精密CNC研磨、超音波加工或雷射輔助加工技術來成形。
它常被用於製作:

  • 高剛性陶瓷治具與支撐件
  • 光學儀器支架(例如雷射平台、望遠鏡鏡座)
  • 高精度軸承與滑動元件
  • 半導體設備結構件與隔熱板

應用優點:

  • 高剛性與低熱膨脹係數(維持精度)
  • 極佳的尺寸穩定性
  • 適合高真空與超潔淨環境

4️⃣ 其他應用產業

  • 磨料材料(Abrasives):砂輪、切割片、研磨粉。
  • 耐高溫元件(Heating Elements):SiC 加熱棒、爐管、耐火材料。
  • 新能源產業:太陽能模組、功率模組散熱基板。
  • 汽車產業:SiC功率模組已廣泛應用於電動車主驅逆變器與充電系統。

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