La CINA Wuxi Special Ceramic Electrical Co.,Ltd Company News

Nei moderni veicoli elettrici, nella trazione ferroviaria e negli azionamenti industriali, i moduli di potenza IGBT spesso soffrono di surriscaldamento, delaminazione e cedimento per fatica a causa degli elevati carichi termici. I tradizionali substrati in allumina o nitruro di alluminio non possono bilanciare conducibilità termica e tenacità meccanica, portando a una ridotta durata. Il substrato ceramico in nitruro di silicio ad alta conducibilità termica offre una soluzione ottimale con una conducibilità termica di 90–100 W/m·K, resistenza alla flessione superiore a 600 MPa e un coefficiente di espansione termica di 2,8–3,2×10⁻⁶/K, che si adatta perfettamente ai chip di silicio per minimizzare lo stress termico. Presenta inoltre un eccellente isolamento elettrico (>20 kV/mm) e basse perdite dielettriche (

I produttori di pompe idrauliche e di sistemi ad alta pressione hanno spesso difficoltà con l'usura rapida e il fallimento della tenuta dei pistoni metallici.cavità, e eventuali perdite. Il pistone in ceramica al nitruro di silicio fornisce una soluzione collaudata, con resistenza alla piegatura superiore a 1000 MPa e coefficiente di attrito inferiore a 0.3La sua superficie auto lubrificante riduce al minimo l'attrito e l'accumulo di calore, garantendo prestazioni di tenuta stabili. A differenza dell'acciaio, il Si3N4 non reagisce con metalli liquidi o mezzi corrosivi, offrendo un'eccellente stabilità chimica e un'affidabilità a lungo termine.I test mostrano una durata di servizio tre volte superiore a quella degli stampi in acciaio, con tenuta costante e stabilità dimensionale. Oggi, i pistoni al nitruro di silicio sono ampiamente utilizzati nelle pompe di pulizia ad alta pressione, nei sistemi di rivestimento, nelle presse idrauliche e nelle unità di distribuzione del carburante,aiutare i clienti a ridurre i tempi di fermo e i costi di manutenzione.

Poiché i semiconduttori di terza generazione come SiC, GaN e i moduli IGBT continuano a evolversi verso una maggiore densità di potenza e frequenza di commutazione, i clienti affrontano sfide crescenti in termini di guasti termici e affidabilità dei dispositivi. In condizioni di funzionamento ad alta temperatura e alta corrente, i substrati convenzionali in allumina o nitruro di alluminio spesso soffrono di bassa conduttività termica e scarsa resistenza meccanica, con conseguente surriscaldamento, affaticamento della saldatura o delaminazione. Il substrato ceramico in nitruro di silicio (Si₃N₄) ad alta conduttività termica offre una soluzione rivoluzionaria. Prodotto da polvere di Si₃N₄ ad alta purezza attraverso formatura e sinterizzazione di precisione sopra i 2000°C, offre una conduttività termica >80 W/(m·K), insieme a un eccellente isolamento, basse perdite dielettriche e una resistenza alla flessione superiore. A differenza dei materiali convenzionali, il coefficiente di espansione termica del nitruro di silicio corrisponde strettamente ai chip di silicio, riducendo lo stress termico e prevenendo la delaminazione. La sua elevata tenacità alla frattura e la resistenza agli shock termici garantiscono l'affidabilità durante i cicli di riscaldamento rapidi e le frequenti operazioni di avvio-arresto, prolungando significativamente la durata del modulo. I substrati ceramici in nitruro di silicio sono ora ampiamente applicati nei moduli di azionamento dei motori EV, nei convertitori di trazione ferroviaria, nei sistemi di controllo dei treni ad alta velocità e nelle unità di alimentazione a ricarica rapida. Il feedback dei clienti mostra una temperatura di giunzione fino al 15% inferiore e un triplo miglioramento della durata del ciclo termico rispetto ai substrati tradizionali. Con la loro elevata conduttività termica, affidabilità meccanica e isolamento elettrico, i substrati ceramici in nitruro di silicio sono diventati il materiale preferito per l'imballaggio dell'elettronica di potenza di nuova generazione e la gestione termica, supportando sistemi a semiconduttore più sicuri, più duraturi e più efficienti.

Nelle industrie della fabbricazione della carta e della sabbiatura, i clienti spesso si trovano ad affrontare una rapida usura degli ugelli e frequenti sostituzioni, causando costosi tempi di inattività. Gli ugelli metallici convenzionali si erodono rapidamente sotto l'azione di fluidi ad alta pressione e alta velocità e di sospensioni abrasive. Gli ugelli in ceramica di nitruro di silicio offrono una soluzione robusta. Prodotti mediante sinterizzazione a caldo di polvere fine di Si₃N₄, raggiungono una durezza superiore a HRA 93 e una resistenza all'usura superiore di oltre otto volte rispetto all'acciaio inossidabile. La superficie liscia e densa minimizza l'attrito e previene l'intasamento durante il funzionamento. Questi ugelli resistono anche alla corrosione chimica da polpa, acidi e liquidi alcalini, offrendo una durata di servizio continuo superiore a un anno rispetto a pochi mesi per i tipi metallici. Gli utenti segnalano costi inferiori per i pezzi di ricambio, minori interruzioni di manutenzione e una migliore efficienza di disidratazione e spruzzatura. Di conseguenza, le linee di produzione mantengono una maggiore consistenza e un ridotto consumo energetico.

Nelle operazioni di pressofusione a bassa pressione e fonderia di alluminio, molti clienti lottano con fessurazioni e corrosione causate dall'alluminio fuso e dallo shock termico. La frequente sostituzione dei tubi di colata o dei tubi di protezione del riscaldatore non solo aumenta i costi di manutenzione, ma interrompe anche la stabilità della produzione. Il tubo di colata e il tubo di protezione del riscaldatore in ceramica di nitruro di silicio (Si₃N₄) forniscono una soluzione a lungo termine a questi problemi. Prodotti da polvere di Si₃N₄ ad alta purezza e sinterizzati sopra i 2000 °C, questi componenti ceramici presentano alta densità, eccezionale resistenza meccanica e straordinaria resistenza agli shock termici. Anche in caso di riscaldamento e raffreddamento rapidi, mantengono la piena integrità strutturale e resistono all'infiltrazione di alluminio. Il loro basso coefficiente di espansione termica e l'eccellente conducibilità termica garantiscono una distribuzione uniforme della temperatura, minimizzano l'ossidazione del metallo e migliorano l'efficienza energetica. In funzionamento continuo, i tubi di colata in nitruro di silicio possono funzionare per migliaia di ore senza sostituzione, mentre i tubi di protezione del riscaldatore prolungano efficacemente la vita degli elementi riscaldanti. I dati sul campo mostrano che i clienti che utilizzano componenti in Si₃N₄ sperimentano fino al 30% in più di stabilità della produzione e una migliore qualità dell'alluminio fuso. Con la loro resistenza alle alte temperature, la resistenza alla corrosione e la lunga durata, le parti strutturali in ceramica di nitruro di silicio stanno diventando materiali chiave per le moderne operazioni di colata dell'alluminio.

Per gli utilizzatori di macchinari industriali e motori elettrici, il guasto dei cuscinetti e la manutenzione frequente sono sfide chiave che influiscono sull'efficienza dei costi e sulla produttività. I cuscinetti tradizionali in acciaio soffrono di usura, corrosione e guasto della lubrificazione, soprattutto in ambienti difficili o ad alta velocità. La sfera in ceramica di nitruro di silicio ad alta resistenza, sinterizzata mediante pressatura isostatica a caldo, offre una soluzione superiore. Con una durezza superiore a HRA92 e una resistenza alla flessione superiore a 1000 MPa, offre durata e stabilità senza pari. Il tasso di usura è inferiore del 40% rispetto all'acciaio, garantendo un funzionamento regolare anche in caso di scarsa lubrificazione o contaminazione. Le sue proprietà autolubrificanti e anticorrosive la rendono ideale per turbine eoliche marine, sistemi aerospaziali e macchinari sottovuoto. I clienti segnalano intervalli di manutenzione fino a 3 volte superiori rispetto ai cuscinetti in acciaio, riducendo al minimo i tempi di inattività e migliorando la produttività. Nei mandrini di precisione, il rumore e l'aumento della temperatura si riducono di oltre il 20%, mentre la durata di funzionamento continuo supera le 10.000 ore, offrendo risparmi misurabili a lungo termine. Con questi vantaggi, le sfere in ceramica di nitruro di silicio sono sempre più adottate in applicazioni avanzate di cuscinetti che richiedono durata, stabilità e bassi costi di manutenzione — soddisfacendo le esigenze in evoluzione delle apparecchiature industriali di nuova generazione.

Nei motori elettrici, nei mandrini delle macchine utensili e nei sistemi delle turbine eoliche, i clienti affrontano problemi ricorrenti di usura dei cuscinetti e corrosione elettrica in condizioni di alta velocità e alta temperatura.Le sfere di acciaio tradizionali tendono a surriscaldarsi, si ossidano e non funzionano se esposti a correnti erranti, riducendo la durata del sistema e aumentando i costi di manutenzione. Per far fronte a queste sfide, la palla ceramica ad alta prestazione a pressione isostatica a caldo (HIP) a nitruro di silicio fornisce una soluzione comprovata.Prodotto in polvere di Si3N4 ultra-pura e sinterizzato a temperature superiori a 2000 °C, il processo HIP garantisce una densità completa e una struttura priva di pori, con conseguente eccezionale robustezza e stabilità termica.La palla di ceramica combina un elevato isolamento elettrico con una elevata resistenza meccanica., che impedisce le buche elettriche e garantisce un funzionamento stabile anche a temperature fino a 1000°C. Con un peso pari al 40% di una palla d'acciaio, riduce l'inerzia di rotazione e la generazione di calore.ideale per l'affidabilità a lungo termine nei motori elettrici e nei fusioni di precisione. Le applicazioni comprendono: Cuscinetti per trapano dentale (≈1 mm) garantendo la stabilità a velocità ultra elevate Cuscinetti per motori elettrici (≈10 mm) Cuscinetti per generatori di turbine eoliche (≈50 mm) Con i vantaggi del design leggero, della resistenza all'usura, dell'isolamento e della lunga durata di vita, le sfere in ceramica al nitruro di silicio HIP stanno ridefinendo lo standard di affidabilità per la moderna ingegneria dei cuscinetti.

Nei sistemi di riscaldamento ad alluminio fuso, i tubi di protezione dei riscaldatori metallici o in grafite spesso soffrono di ossidazione e corrosione, portando a frequenti guasti. Il tubo di protezione del riscaldatore in nitruro di silicio offre una durata eccezionale, con una resistenza alla flessione superiore a 800 MPa, una conducibilità termica di 25–30 W/m·K e una resistenza agli shock termici superiore. Si₃N₄ non bagna l'alluminio fuso ed è chimicamente inerte, mantenendo la purezza del metallo durante il funzionamento a lungo termine. Può resistere a cicli termici estremi fino a 1000°C senza crepe, garantendo un trasferimento di calore stabile e proteggendo gli elementi riscaldanti dall'esposizione diretta al metallo. I rapporti sul campo mostrano una durata utile superiore a 12 mesi, riducendo la frequenza di manutenzione del 70% e migliorando l'efficienza del riscaldamento del 15%. Il prodotto è diventato la scelta preferita per gli impianti di pressofusione, le fonderie di alluminio e i forni di fusione continua che cercano efficienza energetica e affidabilità. Prevenendo la contaminazione ed estendendo gli intervalli di manutenzione, i tubi riscaldanti in Si₃N₄ offrono risparmi sui costi e stabilità costante del processo in condizioni industriali difficili.

Poiché le tecnologie del SiC (carburo di silicio) e del GaN (nitruro di gallio) continuano a rimodellare l'industria dell'elettronica di potenza, la domanda di materiali di imballaggio affidabili e ad alte prestazioni è in aumento.Substrati ceramici di nitruro di silicio (Si3N4), caratterizzati da basse perdite dielettriche, elevata resistenza isolante e eccezionale resistenza meccanica, sono diventati una scelta privilegiata per applicazioni avanzate di moduli di potenza. Prodotto da polvere di Si3N4 di alta purezza e sinterizzato a temperature superiori a 2000 °C, il substrato ceramico del nitruro di silicio raggiunge una costante dielettrica inferiore a 8 e una tangente di perdita (tanδ) < 0.001, garantendo una minima perdita di energia alle alte frequenze, con una resistenza alla piegatura superiore a 800 MPa e un'eccellente resistenza agli urti termici,il substrato mantiene l'integrità strutturale anche in condizioni difficili di ciclo termico. Per i moduli semiconduttori ad alta potenza come IGBT, MOSFET e dispositivi SiC, la bassa proprietà dielettrica garantisce una trasmissione efficiente del segnale,mentre l'alta resistenza meccanica aumenta l'affidabilità e la resistenza alle vibrazioniRispetto all'alumina e al nitruro di alluminio, i substrati Si3N4 combinano un'elevata conducibilità termica (> 80 W/m·K) con una resistenza alla frattura superiore, rendendoli ideali per i sistemi di propulsione di veicoli elettrici,unità di controllo della trazione ferroviaria, e moduli di ricarica rapida. Oggi, i substrati ceramici al nitruro di silicio sono ampiamente utilizzati nei sistemi di controllo dei motori a nuova energia, negli inverter industriali, nei moduli di conversione di potenza e negli amplificatori delle stazioni base 5G,fornire un isolamento stabile e un'efficace dissipazione del caloreCon il loro ineguagliabile equilibrio di prestazioni termiche, elettriche e meccaniche, i substrati Si3N4 stanno ridefinendo gli standard della prossima generazione di imballaggi per semiconduttori.

I moduli di potenza dei veicoli elettrici operano spesso in condizioni estreme — alta corrente, alta frequenza e cicli termici continui. Queste sollecitazioni causano delaminazione, affaticamento della saldatura e, infine, guasto del dispositivo. Il substrato in nitruro di silicio ad alto isolamento è progettato per risolvere questi problemi combinando un'elevata conduttività termica (≥90 W/m·K), un'elevata rigidità dielettrica (≥20 kV/mm) e un'eccezionale robustezza meccanica (≥600 MPa) in un'unica piattaforma. Con un CTE di 3×10⁻⁶/K, il substrato si abbina perfettamente ai chip in silicio o SiC, riducendo l'affaticamento termico e migliorando l'affidabilità a lungo termine. La metallizzazione in rame AMB o DBC offre un'eccellente adesione e una bassa resistenza termica per una dissipazione del calore efficiente. I dati sul campo mostrano che i moduli basati su Si₃N₄ possono funzionare per oltre 2000 ore a 125°C senza degradazione e mantenere la stabilità in oltre 100.000 cicli termici. Oggi, i substrati Si₃N₄ sono ampiamente utilizzati negli inverter di trazione EV, nei caricabatterie di bordo, nei convertitori DC-DC e nei sistemi di accumulo di energia, offrendo un funzionamento più sicuro, una maggiore densità di potenza e una maggiore durata rispetto alle ceramiche tradizionali. Per i produttori che cercano un'affidabilità di nuova generazione, questa tecnologia garantisce un isolamento elettrico eccezionale e prestazioni di gestione termica in ambienti automobilistici difficili.