Siliziumkarbid (SiC)
Siliziumkarbid (SiC) ist eine Verbindung aus Silizium (Si) und Kohlenstoff (C). Es zeichnet sich durch außergewöhnliche Härte, hohe Wärmeleitfähigkeit und chemische Stabilität aus und ist ein wichtiger Werkstoff in der Halbleiter- und Präzisionsbearbeitungsindustrie.
Haupteigenschaften:
- Chemische Formel: SiC
- Kristallstruktur: hexagonal (α-SiC) oder kubisch (β-SiC)
- Mohs-Härte: ca. 9,2 (nach Diamant und kubischem Bornitrid)
- Schmelzpunkt: ca. 2.730 °C
- Wärmeleitfähigkeit: 120–270 W/m·K
- Korrosionsbeständigkeit: ausgezeichnet gegen Säuren, Laugen und hohe Temperaturen
- Elektrische Eigenschaften: Halbleiter mit großer Bandlücke (≈3,26 eV)
Anwendungen:
- Halbleiterindustrie – Für Leistungsbauelemente (SiC-MOSFETs, Schottky-Dioden) und GaN-on-SiC-Substrate in RF- und 5G-Technologien.
- CNC-Präzisionsbearbeitung – Herstellung von hochfesten Keramikvorrichtungen, verschleißfesten Lagern und Vakuumkammerkomponenten.
- Weitere Anwendungen – Schleifmittel, Schneidwerkzeuge und SiC-Heizelemente.
SiC (Siliziumkarbid) – Anwendungsübersicht
1️⃣ Anwendungen in der Halbleiterindustrie
SiC ist ein Halbleitermaterial mit großer Bandlücke, das höheren Spannungen, Temperaturen und Stromdichten standhält als herkömmliches Silizium (Si). Es ist ein Schlüsselmaterial für Hochleistungs-Elektronik der nächsten Generation.
Hauptanwendungen:
- Leistungsbauelemente: SiC-MOSFETs und Schottky-Dioden für Elektrofahrzeuge, Ladegeräte, Solarwechselrichter und Industrieantriebe.
- HF- und Kommunikationstechnologie: GaN-on-SiC-Substrate für 5G-Basisstationen, Radarsysteme und Satellitenkommunikation.
- Hochtemperatursensoren & Luft- und Raumfahrt: Beständig in extremen Umgebungen.
Vorteile:
- Hohe Durchbruchspannung
- Hervorragende Wärmeleitfähigkeit
- Geringe Schaltverluste
- Stabiler Betrieb über 200°C
2️⃣ Komponenten für Halbleiterfertigungsanlagen
Dank seiner Korrosions-, Verschleiß- und Temperaturbeständigkeit wird SiC in Vakuumkammern, Fokusringen, Suszeptoren und Präzisionshalterungen eingesetzt.
Anwendungsbeispiele:
- Ätzanlagen: Beständig gegen fluorbasierte Gase, verlängert die Lebensdauer der Komponenten.
- CVD/PVD-Kammern: Mechanisch stabil bei hohen Temperaturen.
- Vakuumsysteme: Beständig gegen Plasma und hohe Temperaturen.
Wesentliche Vorteile:
- Hohe Härte und Verschleißfestigkeit
- Geringe Kontamination (weniger Partikelbildung)
- Hervorragende thermische Stabilität
3️⃣ CNC-Präzisionsbearbeitung
Aufgrund seiner extremen Härte und Sprödigkeit erfordert SiC CNC-Schleifen, Ultraschallbearbeitung oder laserunterstützte Verfahren.
Typische Anwendungen:
- Hochfeste keramische Vorrichtungen und Halterungen
- Optische Basen (Laserplattformen, Teleskophalterungen)
- Präzisionslager und Gleitkomponenten
- Strukturteile und Wärmeschutzplatten für Halbleitergeräte
Vorteile:
- Hohe Steifigkeit und niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
- Hervorragende Maßstabilität
- Ideal für Reinraum- und Vakuumanwendungen
4️⃣ Weitere industrielle Anwendungen
- Schleifmittel: Schleifscheiben, Schneidscheiben, Polierpulver
- Hochtemperaturkomponenten: SiC-Heizelemente, Ofenrohre, feuerfeste Materialien
- Erneuerbare Energien: Substrate und Wärmeableiter für Solarmodule und Leistungsbausteine
- Automobilindustrie: SiC-Leistungsmodule in EV-Invertern und Ladeeinheiten
Kernbegriffe:
Siliziumkarbid, SiC, SiC-Halbleiter, Wide-Bandgap-Material, Leistungsbauelement, SiC-Substrat
Anwendungsbezogene Keywords:
- SiC-Wafer / SiC-Substrat
- SiC-MOSFET / Schottky-Diode
- Halbleiterfertigungsanlagen-Komponenten
- Ätzanlagen / CVD / PVD-Kammerteile
- CNC-Präzisionsbearbeitung / Keramikvorrichtungen
- Hochharte Keramik / Verschleißfeste Teile
- Wärmemanagement / Heat Spreader
- Leistungsmodul / EV-Inverter / 5G-RF-Modul
- Hochtemperaturmaterialien / Vakuumkomponenten