오늘날의 기술적으로 발전된 산업 환경에서 극한 조건에서 작동할 수 있는 재료에 대한 수요가 그 어느 때보다 높습니다. 전자 장치가 더 작아지고 더 강력해지고 더 높은 주파수에서 작동함에 따라 효율적인 열 관리는 더 이상 사치가 아니라 중요한 필수 요소입니다. 열 방출이 불량하면 성능 저하, 신뢰성 저하, 심지어 구성 요소 및 시스템의 치명적인 고장으로 이어질 수 있습니다. 이것이 바로 맞춤형 실리콘 카바이드(SiC) 가 가장 까다로운 응용 분야에서 타의 추종을 불허하는 열 전도성, 안정성 및 기계적 견고성을 제공하는 챔피언 재료로 부상하는 곳입니다. 이 블로그 게시물에서는 열 관리를 위한 탄화규소의 세계를 탐구하고 응용 분야, 장점, 설계 고려 사항 및 다음과 같은 올바른 공급업체를 선택하는 방법 CAS 신소재(SicSino)는 고성능 산업 요구 사항에 대한 판도를 바꿀 수 있습니다.

탄화규소의 뛰어난 열 관리 기능 소개

탄화규소(SiC)는 고급 세라믹 물리적 및 화학적 특성의 뛰어난 조합으로 유명한 재료입니다. 실리콘과 탄소로 구성된 SiC는 매우 강한 공유 결합을 자랑하며 높은 경도, 강도 및 열 관리에 중요한 뛰어난 열 전도성을 제공합니다. 구리 또는 알루미늄과 같은 기존 방열판 재료와 달리 탄화규소는 고온에서도 우수한 열 특성을 유지하므로 다른 재료가 실패하는 환경에서 없어서는 안 될 재료입니다.

SiC가 열 관리에 선호되는 주된 이유는 중요한 구성 요소에서 열을 효율적으로 전도할 수 있기 때문입니다. 열 전도성은 특히 높은 작동 온도에서 많은 금속보다 훨씬 높을 수 있습니다. 이러한 열 방출 효율은 민감한 전자 제품 및 산업 장비의 최적 작동 온도를 유지하는 데 도움이 되어 수명과 성능을 향상시킵니다. 또한, 맞춤형 탄화규소 열 관리 솔루션 복잡한 시스템에서 열 효율을 극대화하여 특정 응용 분야 요구 사항에 맞게 설계할 수 있습니다. 산업은 점점 더 첨단 세라믹 솔루션 와 같은 SiC로 전환하여 성능과 신뢰성의 경계를 넓히고 있습니다.

에서 CAS 신소재(SicSino)중국 탄화규소 제조 허브의 중심부인 웨이팡시에 위치한 당사는 SiC의 혁신적인 영향을 직접 목격했습니다. 2015년부터 당사는 SiC 생산 기술을 발전시키고 지역 기업이 대규모 생산 및 기술적 혁신을 달성하도록 지원하는 데 중요한 역할을 해왔습니다. SiC 재료 과학 및 제조 공정에 대한 당사의 깊은 이해는 고품질 제품을 제공할 수 있는 독보적인 위치를 점하고 있습니다. 맞춤형 SiC 구성 요소 뛰어난 열 관리에 최적화되었습니다.

최적의 열 성능을 위해 SiC를 활용하는 주요 응용 분야

탄화규소의 뛰어난 열 특성은 효율적인 열 방출이 가장 중요한 광범위한 응용 분야에 이상적인 재료입니다. 산업이 더 높은 전력 밀도와 작동 효율을 추구함에 따라 산업용 SiC 부품 그리고 고온 SiC 부품 의 역할은 계속 확대되고 있습니다.

열 관리에서 SiC의 가장 중요한 응용 분야 중 하나는 전력 전자. SiC로 만든 MOSFET, SBD 및 IGBT와 같은 장치는 실리콘 기반 장치보다 더 높은 전압, 온도 및 스위칭 주파수에서 작동할 수 있습니다. 이러한 성능 향상은 더 많은 열을 발생시키므로 고급 냉각 솔루션이 필요합니다. SiC 기판 및 열 확산기는 이러한 강력한 장치를 최적 작동 온도 내에서 유지하는 데 필요한 열 경로를 제공하여 신뢰성과 수명을 보장합니다. 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 재생 에너지 시스템(태양열, 풍력)용 인버터 및 컨버터
• 전기 자동차(EV) 전력 모듈 및 충전소
• 산업용 모터 드라이브
• 무정전 전원 공급 장치(UPS)

열 교환기 는 또 다른 중요한 응용 분야를 나타냅니다. 화학 처리, 폐열 회수 및 금속 처리와 같은 고온 산업 공정에서 SiC 열 교환기는 높은 열 전도성, 우수한 내식성, 극한 온도 및 열 충격을 견딜 수 있는 능력으로 인해 우수한 성능을 제공합니다. 이를 통해 금속 대안에 비해 에너지 활용이 더 효율적이고 서비스 수명이 더 깁니다.

의 영역에서 LED 조명, 특히 산업, 자동차 및 대형 장소 조명에 사용되는 고전력 LED의 경우 SiC는 우수한 기판 재료로 사용됩니다. LED 칩에서 발생하는 열을 효율적으로 방출하는 것은 광 출력, 색상 일관성을 유지하고 조명 시스템의 수명을 연장하는 데 중요합니다. SiC 열 확산기 는 여기서 중요한 역할을 합니다.

그리고 항공우주 및 방위 산업 또한 까다로운 응용 분야에서 열 관리를 위해 SiC에 의존합니다. 항공 전자 냉각에서 우주선 및 미사일용 열 보호 시스템에 이르기까지 SiC의 경량성(일부 고온 금속에 비해), 높은 열 안정성 및 기계적 강도가 높이 평가됩니다.

기타 주목할 만한 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 반도체 제조 장비: 정밀한 온도 제어가 필요한 웨이퍼 척 및 처리 챔버 부품과 같은 구성 요소.
• 고온 용광로: 열 안정성 및 내충격성이 중요한 라이닝, 가마 가구 및 발열체.
• 레이저 시스템: 고전력 레이저 다이오드 및 광학 구성 요소용 방열판.

의 다양성 맞춤형 실리콘 카바이드 제품 는 솔루션을 통해 이러한 다양한 산업 전반에 걸쳐 매우 특정한 열 문제를 해결할 수 있도록 설계할 수 있으므로 최적의 성능과 신뢰성을 보장합니다.

열 시스템에서 맞춤형 탄화규소의 장점

열 시스템에서 맞춤형 탄화규소 구성 요소를 선택하면 표준 기성품 재료가 제공할 수 있는 것 이상으로 다양한 이점을 얻을 수 있습니다. 재료 특성 및 구성 요소 설계를 특정 응용 분야 요구 사항에 맞게 조정할 수 있는 기능은 고급 산업 시스템에서 최고 열 성능, 수명 및 비용 효율성을 달성하는 데 중요합니다. 주요 이점은 다음과 같습니다.

• 뛰어난 열 전도성: SiC는 높은 고유 열 전도성을 나타내며 등급 및 제조 공정에 따라 종종 120에서 270W/mK 이상입니다. 이를 통해 열 발생원에서 열을 빠르고 효율적으로 방출하여 열 구배를 최소화하고 과열을 방지할 수 있습니다. 이것은 특히 고급 세라믹 방열판 그리고 SiC 열 확산기 고전력 밀도 전자 제품을 냉각하도록 설계되었습니다.
• 낮은 열팽창 계수(CTE): 탄화규소는 비교적 낮은 CTE를 가지고 있으며
• 고온 안정성: 고온에서 열적, 기계적 특성이 현저히 저하되는 금속과 달리 SiC는 1000°C를 초과하는 온도(특정 등급의 경우 제어된 분위기에서 최대 1650°C 이상)에서도 뛰어난 열전도율, 강도 및 구조적 완전성을 유지합니다. 따라서 용광로 부품이나 배기 시스템과 같이 극심한 열이 발생하는 응용 분야에 이상적인 선택입니다.
• 뛰어난 기계적 강도 및 경도: SiC는 마모, 긁힘 및 침식에 강한 매우 단단하고 강한 소재입니다. 따라서 SiC로 제작된 열 관리 부품은 높은 압력 또는 입자가 많은 흐름을 포함하여 심각한 손상 없이 가혹한 작동 조건을 견딜 수 있습니다. 이러한 내구성은 더 긴 수명과 감소된 유지 보수 요구 사항에 기여합니다.
• 뛰어난 화학적 불활성 및 내식성: 탄화규소는 고온에서도 광범위한 부식성 화학 물질, 산 및 알칼리에 대한 저항성이 높습니다. 따라서 화학 처리 공장이나 부식성 냉각수가 사용되는 응용 분야에서 발견되는 것과 같이 화학적으로 공격적인 환경에서의 열 관리에 적합합니다.
• 맞춤화를 통한 설계 유연성: 맞춤형 SiC 제조 엔지니어가 복잡한 형상을 설계하고 열 문제를 위해 특별히 최적화된 기능을 통합할 수 있습니다. 여기에는 액체 냉각을 위한 복잡한 채널 설계, 정밀한 장착 기능 및 향상된 열 전달을 위한 최적화된 표면적이 포함됩니다. CAS 신소재(SicSino)는 SiC 가공 및 설계에 대한 깊은 전문 지식을 바탕으로 이러한 맞춤형 솔루션을 제공하는 데 탁월합니다.
• 전기 저항(조정 가능): 일부 SiC 등급은 반도체이지만 다른 등급은 저항성이 높을 수 있습니다. 이 속성은 열전도율 외에도 전기 절연이 필요한 응용 분야에서 단락 또는 전기적 간섭을 방지하는 데 유리할 수 있습니다.

아래 표는 일반적인 대안과 비교하여 열 시스템에서 SiC의 주요 장점을 요약한 것입니다.

속성	실리콘 카바이드(SiC)	알루미늄(Al)	구리(Cu)	알루미나(Al2O3)
열 전도성	높음 ~ 매우 높음(120-270+ W/mK)	높음(~200-240 W/mK)	매우 높음(~400 W/mK)	보통(20-30 W/mK)
최대 작동 온도	매우 높음(>1000°C)	낮음(<200°C)	보통(<300°C)	매우 높음(>1500°C)
CTE 호환성(Si)	Good	낮음	낮음	공정
기계적 강도	매우 높음	보통	보통	높음
내식성	우수	양호(산화물 층 형성)	불량(산화)	우수
전기 저항	조정 가능(반도체 ~ 높은 저항)	전도체	전도체	높은 절연체

맞춤화를 통해 이러한 고유한 이점을 활용함으로써 기업은 열 관리 시스템의 성능, 신뢰성 및 효율성을 크게 향상시켜 해당 시장에서 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다.

열 관리에 권장되는 탄화규소 등급

탄화규소는 단일 재료가 아닙니다. 다양한 제조 공정을 통해 생산되고 고유한 속성 세트를 나타내는 다양한 등급으로 존재합니다. 적절한 SiC 등급을 선택하는 것은 열 관리 성능을 최적화하는 데 중요하며 기계적 강도, 비용 및 제조 가능성을 고려해야 합니다. CAS 신소재(SicSino)는 웨이팡시의 SiC 제조 클러스터에서 광범위한 경험을 바탕으로 고객을 이상적인 맞춤형 SiC 등급 특정 열 응용 분야에 적합하도록 안내하는 전문 지식을 제공합니다.

다음은 열 관리에 일반적으로 권장되는 SiC 등급입니다.

1. 반응 결합 탄화규소(RBSiC 또는 SiSiC – 실리콘 침투 SiC):
   • 제조: 다공성 SiC 입자 및 탄소 프리폼에 용융 실리콘을 침투시켜 생산됩니다. 실리콘은 탄소와 반응하여 추가 SiC를 형성하고, 이는 초기 입자를 결합합니다. 나머지 기공은 일반적으로 자유 실리콘으로 채워집니다.
   • 속성:
     • 양호한 열전도율(일반적으로 120-180W/mK).
     • 뛰어난 열 충격 저항.
     • 높은 강도 및 내마모성.
     • 우수한 치수 안정성 및 엄격한 공차로 복잡한 형상을 생산할 수 있는 능력.
     • 작동 온도는 일반적으로 자유 실리콘의 융점(약 1410°C)으로 제한됩니다.
   • 열 관리 응용 분야: 열 교환기, 버너 노즐, 가마 가구, 우수한 열 방산이 필요한 내마모성 부품, 펌프 부품.
   • 고려 사항: 자유 실리콘의 존재는 특정 고부식성 환경 또는 실리콘의 융점 이상의 매우 높은 온도에서 제한이 될 수 있습니다.
2. 소결 실리콘 카바이드(SSiC):
   • 제조: 미세한 SiC 분말을 소결 보조제(일반적으로 붕소 및 탄소와 같은 비산화물)와 혼합하여 만듭니다. 그런 다음 불활성 분위기에서 매우 높은 온도(2000°C 이상)에서 성형 및 소결되어 조밀한 단상 SiC 재료가 됩니다.
   • 속성:
     • 매우 높은 열전도율(고순도 등급의 경우 200-270W/mK를 초과할 수 있음).
     • 뛰어난 고온 강도 및 크리프 저항(최대 1600°C 이상에서 사용 가능).
     • 공격적인 화학 물질에 대한 우수한 내식성 및 내침식성.
     • 높은 경도와 내마모성.
   • 열 관리 응용 분야: 고성능 방열판, 전력 전자 장치용 기판, 용광로 부품, 씰 면, 베어링, 반도체 처리 장비용 부품.
   • 고려 사항: 더 높은 처리 온도 및 원자재 순도 요구 사항으로 인해 일반적으로 RBSiC보다 비쌉니다. 극단적인 경도로 인해 가공이 더 어려울 수 있습니다.
3. 질화물 결합 실리콘 카바이드(NBSiC):
   • 제조: SiC 입자는 질화규소(Si3N4) 상으로 결합되어 있습니다.
   • 속성:
     • 적당한 열전도율.
     • 뛰어난 열 충격 저항.
     • 용융 금속 및 마모에 대한 우수한 저항.
   • 열 관리 응용 분야: 가마 가구, 비철 금속 접촉용 부품, 도가니.
   • 고려 사항: 일반적으로 SSiC 또는 RBSiC에 비해 열전도율이 낮습니다.
4. 화학 기상 증착 탄화규소(CVD-SiC):
   • 제조: 화학 기상 증착에 의해 생산되어 초고순도, 이론적으로 조밀한 SiC 코팅 또는 벌크 재료가 됩니다.
   • 속성:
     • 잠재적으로 매우 높은 열전도율(300W/mK 초과 가능).
     • 뛰어난 순도 및 내화학성.
     • 다른 기판에 박막 또는 코팅을 생성할 수 있습니다.
   • 열 관리 응용 분야: 고급 반도체 처리 부품, 광학 장치, 까다로운 열 환경을 위한 보호 코팅.
   • 고려 사항: 다른 SiC 등급에 비해 상당히 비싸고 크기 및 두께가 제한적입니다.

SiC 등급의 선택은 응용 분야의 열 요구 사항, 기계적 응력, 화학 환경, 작동 온도 및 예산에 대한 철저한 분석에 따라 달라집니다. CAS 신소재(SicSino) 는 중국 최고의 SiC 생산 허브 내에서의 입지와 중국 과학원(CAS)과의 협력을 활용하여 이러한 SiC 등급의 포괄적인 범위를 제공하고 최적의 재료 선택을 보장하기 위한 전문적인 상담을 제공합니다. 맞춤형 SiC 열 관리 솔루션. 다양한 제조 기술에 대한 접근성을 통해 가장 적합하고 중국에서 비용 경쟁력 있는 맞춤형 탄화규소 부품.

SiC 등급	일반적인 열전도율(W/mK)	최대 작동 온도(대략)	열 관리를 위한 주요 장점	일반적인 열 응용 분야
RBSiC/SiSiC	120 – 180	1350−1400°C	우수한 열 충격 저항, 복잡한 형상, 비용 효율적	열 교환기, 가마 가구, 일반 열 부품
SSiC	200 – 270+	1600−1700∘C	가장 높은 열전도율, 우수한 내식성 및 내열성	전력 전자 기판, 고성능 방열판
NBSiC	50 – 100	1400−1500°C	우수한 열 충격, 용융 금속 저항	가마 부품, 비철 금속 접촉
CVD-SiC	>300	>1600°C	초고순도, 가장 높은 열전도율(이론적)	반도체 처리, 특수 광학 장치, 코팅

각 등급의 미묘한 차이를 설명하고 선택 과정을 지원할 수 있는 지식이 풍부한 공급업체와 협력하는 것이 원하는 열 성능과 전체 시스템 성공을 달성하는 데 가장 중요합니다.

효과적인 열 방출을 위한 맞춤형 SiC 구성 요소 설계

맞춤형 탄화규소 부품의 설계는 열 방출 효과를 극대화하는 데 중요한 역할을 합니다. SiC의 고유한 재료 속성은 훌륭하지만 잘 고안된 설계는 특정 열 관리 시스템 내에서 이러한 속성을 완전히 활용하도록 보장합니다. 엔지니어와 구매 관리자는 맞춤형 SiC 제조 열 응용 분야를 위해 지정할 때 몇 가지 주요 측면을 고려해야 합니다. SiC 제조 설계 지침 성능을 크게 향상시키고 비용을 절감할 수 있습니다.

주요 디자인 고려 사항:

1. 열 흐름을 위한 형상 최적화:
   • 표면적 최대화: 방열판과 같은 부품의 경우 냉각 매체(공기 또는 액체)에 노출된 표면적을 늘리면 대류 열 전달이 향상됩니다. 이는 핀, 핀 또는 복잡한 격자 구조를 통해 달성할 수 있습니다.
   • 열 경로 길이 최소화: 열이 소스에서 냉각 매체로 이동하는 경로가 짧고 직접적일수록 열 저항이 낮아집니다. 효율적인 전도 경로를 보장하도록 부품을 설계하십시오.
   • 열 확산 고려: 열원이 작고 집중된 경우 SiC 부품은 궁극적인 방열판 또는 냉각 유체로 전달되기 전에 이 열을 더 넓은 영역에 효과적으로 확산하도록 설계해야 합니다. SiC의 높은 열전도율은 특히 이에 유용합니다.
2. 열 응력 관리:
   • CTE 불일치: SiC는 실리콘에 비해 유리한 CTE를 가지고 있지만 어셈블리의 다른 재료(예: 금속 하우징 또는 PCB)와의 불일치는 열 순환 중에 응력을 유발할 수 있습니다. 설계에는 이러한 문제를 수용하기 위한 기능(예: 컴플라이언스 인터페이스 재료 또는 응력 완화 구조)이 포함되어야 합니다.
   • 날카로운 모서리 및 응력 집중 장치: 날카로운 내부 모서리 또는 단면의 갑작스러운 변화를 피하십시오. 이러한 모서리는 응력 집중 지점이 되어 특히 SiC와 같은 취성 재료에서 균열을 유발할 수 있습니다. 넉넉한 반지름이 권장됩니다.
   • 균일한 온도 분포: 내부 열 응력을 최소화하기 위해 SiC 부품 전체에서 보다 균일한 온도 분포를 촉진하는 설계를 목표로 합니다.
3. 인터페이스 재료 및 조립:
   • 열 인터페이스 재료(TIM): SiC 부품과 열원(또는 열 경로의 다른 부분) 사이의 인터페이스에서의 열 저항이 중요합니다. 이 인터페이스 저항을 최소화하려면 적절한 TIM(예: 열 그리스, 상 변화 재료, 전도성 접착제 또는 브레이징용 금속층)을 선택하는 것이 필수적입니다. SiC 부품의 표면 마감도 여기에서 중요한 역할을 합니다.
   • 장착 및 클램핑: SiC 부품을 장착하거나 클램핑하는 방법은 열 접촉과 기계적 응력 모두에 영향을 줄 수 있습니다. 균일한 압력 분포를 보장하고 점 하중을 피하십시오.
4. 기존 시스템과의 통합:
   • 형태, 적합성 및 기능: 맞춤형 설계는 더 큰 시스템에 완벽하게 통합되어야 합니다. 여기에는 크기, 무게, 장착 구멍 및 해당되는 경우 유체 흐름 연결에 대한 고려 사항이 포함됩니다.
   • 제조 가능성: 최적의 열 성능을 목표로 하는 동시에 설계는 합리적인 비용 및 리드 타임 제약 내에서 제조 가능해야 합니다. 복잡한 기능은 제조 난이도와 비용을 증가시킬 수 있습니다. 와 같은 숙련된 SiC 제조업체와의 초기 상담 CAS 신소재(SicSino) 는 매우 유용합니다. 중국 과학원(CAS)의 기술력을 바탕으로 웨이팡시에 있는 당사 팀은 제조 가능성을 위한 귀중한 설계(DFM) 지원을 제공할 수 있습니다.
5. 유체 역학(액체 냉각 시스템의 경우):
   • 채널 설계: 액체 냉각 SiC 열 교환기 또는 콜드 플레이트의 경우 내부 채널 설계(폭, 깊이, 경로)는 유체 흐름, 열 전달 계수를 최적화하고 압력 강하를 최소화하는 데 중요합니다.
   • 흐름 분포: 모든 열 전달 표면에 걸쳐 냉각수의 균등한 분포를 보장합니다.

SiC 부품 설계를 위한 엔지니어링 팁:

• 성능 시뮬레이션: 제조 전에 열 모델링 및 시뮬레이션 소프트웨어(예: 유한 요소 분석 – FEA, 전산 유체 역학 – CFD)를 활용하여 SiC 부품 설계의 열 성능을 예측하고 최적화합니다.
• 반복적인 프로토타입 제작: 복잡한 응용 분야의 경우 설계를 테스트하고 개선하기 위해 반복적인 프로토타입 제작 접근 방식을 고려하십시오.
• 벽 두께: 기계적 무결성을 보장하기 위해 적절한 벽 두께를 유지하되 열 저항이나 재료 비용을 불필요하게 증가시킬 수 있는 지나치게 두꺼운 섹션은 피하십시오. 일반적인 최소 벽 두께는 SiC 등급 및 제조 공정에 따라 다릅니다.
• 허용 오차: 현실적이고 필요한 공차를 지정하십시오. 지나치게 엄격한 공차는 제조 비용을 크게 증가시킬 수 있습니다.

이러한 설계 원칙을 신중하게 고려함으로써 엔지니어는 맞춤형 SiC 구성 요소 우수한 열 방출을 제공하여 열 관리 시스템의 전반적인 효율성, 신뢰성 및 수명에 기여합니다. 와 같은 공급업체와 협력 CAS 신소재(SicSino), 깊은 재료 및 공정 지식을 보유하고 있어 이러한 설계 고려 사항이 전문적으로 해결되도록 보장하여 최적화된 OEM SiC 부품 및 솔루션을 제공합니다.

달성 가능한 공차, 표면 마감 및 열 전달에 미치는 영향

For 정밀 SiC 부품 열 관리 응용 분야에 사용되는 치수 정확도, 달성 가능한 공차 및 표면 마감은 단순한 외관상의 측면이 아닙니다. 특히 인터페이스에서 열 성능에 큰 영향을 미칩니다. SiC 제조 공정의 기능과 이러한 특성이 열 전달에 미치는 영향을 이해하는 것은 맞춤형 부품을 지정할 때 엔지니어와 구매 전문가에게 매우 중요합니다.

허용 오차: 탄화규소는 매우 단단한 재료이므로 소결 또는 반응 결합 후 가공하기가 어렵습니다. 따라서 매우 엄격한 공차를

• 및 솔루션을 제공합니다. 정밀 SiC 부품
• 가공된 공차: 열 관리 응용 분야에 사용되는 치수 정확도, 달성 가능한 공차 및 표면 마감은 단순한 외관상의 측면이 아닙니다. 특히 인터페이스에서 열 성능에 큰 영향을 미칩니다. SiC 제조 공정의 기능과 이러한 특성이 열 전달에 미치는 영향을 이해하는 것은 맞춤형 부품을 지정할 때 엔지니어와 조달 전문가에게 매우 중요합니다.
  • 연삭: 탄화규소는 매우 단단한 재료
  • 래핑/폴리싱: 매우 평평하고 매끄러운 표면을 위해 래핑 및 폴리싱은 몇 미크론($ \mu m$)까지의 치수 공차와 훨씬 더 나은 평탄도 공차를 달성할 수 있습니다.
• 비용에 미치는 영향: 더 엄격한 공차는 처리 시간 증가, 특수 장비 및 잠재적으로 낮은 수율로 인해 필연적으로 더 높은 제조 비용으로 이어집니다. 과도하게 지정하기보다는 애플리케이션 성능에 실제로 필요한 공차를 지정하는 것이 중요합니다.

표면 마감: 표면 조도는 평균 조도(Ra​)와 같은 매개변수로 정량화되며, 두 개의 고체 표면이 만날 때 열 접촉 저항에 직접적인 영향을 미칩니다. 더 거친 표면에 존재하는 공기 간극은 절연체 역할을 하여 열 흐름을 방해합니다.

• 소결/소성된 표면 그대로: 이러한 표면은 비교적 거칠며, Ra​ 값은 입자 크기 및 공정에 따라 일반적으로 1μm에서 10μm 이상 범위에 있습니다.
• 연마된 표면: 연삭은 표면 조도를 크게 향상시켜 일반적으로 0.2μm에서 0.8μm 사이의 Ra​ 값을 달성할 수 있습니다. 이는 특히 우수한 열 인터페이스 재료(TIM)와 함께 사용할 때 많은 열 인터페이스 애플리케이션에 충분합니다.
• 래핑 및 연마된 표면: 직접 다이 부착 또는 광학 애플리케이션과 같이 최소한의 열 인터페이스 저항이 필요한 가장 까다로운 애플리케이션의 경우 래핑 및 폴리싱은 0.05μm(50나노미터) 미만의 Ra​ 값과 초고광택 마감의 경우 몇 나노미터까지의 매우 매끄러운 표면을 달성할 수 있습니다.
• 열 전달에 미치는 영향: 더 매끄러운 표면 마감은 인터페이스에서 미세한 공기 간극을 줄여 더 나은 고체 대 고체 접촉과 더 낮은 열 접촉 저항으로 이어집니다. 이를 통해 SiC 구성 요소와 인접 재료(예: 전력 장치, 히트 파이프 또는 방열판 어셈블리의 다른 부분) 간에 더 효율적인 열 전달이 가능합니다. 고성능 TIM을 사용하면 이러한 미세한 공극을 채우는 데 도움이 될 수 있지만 더 나은 초기 표면 마감은 항상 더 우수한 결과를 제공합니다.

치수 정확도: 개별 치수에 대한 공차 외에도 평탄도, 평행도 및 직각도를 포함한 전체 치수 정확도는 열 인터페이스 전체에서 적절한 조립 및 균일한 접촉 압력을 보장하는 데 중요합니다.

• 평탄도: 방열판 및 기판의 경우 평탄도가 가장 중요합니다. 완벽한 평탄도에서 벗어나면 상당한 간극이 생겨 열 저항이 증가할 수 있습니다. 래핑은 상당한 면적에 걸쳐 1μm보다 훨씬 낮은 평탄도 값을 달성할 수 있습니다.
• 평행도: 스택으로 조립하거나 평행한 결합 표면을 가져야 하는 구성 요소에 중요합니다.

아래 표는 일반적인 달성 가능한 표면 마감과 그 의미를 보여줍니다.

마무리 프로세스	일반적인 Ra​ 범위(μm)	일반적인 달성 가능한 공차	열 인터페이스 저항에 미치는 영향	상대적 비용
소결/소성된 상태	1.0 – 10.0+	±0.5% ~ ±2%	높음(상당한 공기 간극)	낮음
그라인딩	0.2 – 0.8	±0.01 ~ ±0.05 mm	보통(향상된 접촉)	중간
랩핑	0.05 – 0.2	몇 μm까지	낮음(양호한 고체 접촉)	높음
연마	< 0.05	몇 μm / 서브 μm까지	매우 낮음(우수한 접촉)	매우 높음

CAS 신소재(SicSino), 웨이팡시의 고급 제조 역량과 자체 최고 수준의 전문 팀을 활용하여 정밀 가공 및 마감 기술을 포함하여 재료에서 완제품까지의 통합 공정을 보유하고 있습니다. 당사는 귀하의 특정 요구 사항에 맞는 달성 가능한 공차, 표면 마감 요구 사항 간의 최적 균형에 대해 조언할 수 있습니다. SiC 열 인터페이스 재료 애플리케이션 및 전체 비용을 제공합니다. 더 높은 품질, 비용 경쟁력 있는 맞춤형 실리콘 카바이드 부품. 당사의 전문 지식은 귀하의 구성 요소가 최대 열 효율에 필요한 정확한 치수 및 표면 사양을 충족하도록 보장합니다.

향상된 SiC 열 성능을 위한 후처리 및 코팅 옵션

탄화규소의 고유한 특성과 신중한 설계가 효과적인 열 관리의 기초가 되는 반면, 후처리 및 특수 코팅은 성능, 내구성 및 기능을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 맞춤형 SiC 구성 요소. 이러한 단계는 특정 작동 환경에 맞게 SiC 부품을 최적화하거나 다른 재료와의 통합을 가능하게 하는 데 종종 중요합니다.

일반적인 후처리 단계:

1. 정밀 연삭 및 래핑:
   • 목적: 앞서 논의한 바와 같이 연삭 및 래핑은 엄격한 치수 공차와 매끄러운 표면 마감을 달성하는 데 필수적입니다. 열 관리의 경우 이는 인터페이스에서 열 접촉 저항을 줄입니다.
   • 혜택: 향상된 평탄도, 평행도 및 표면 매끄러움은 결합 표면과의 더 긴밀한 접촉으로 이어져 열 인터페이스 재료(TIM)의 사용 여부에 관계없이 열 전달을 최대화합니다.
   • 애플리케이션: 전력 전자 장치용 SiC 기판, 열원과 직접 접촉하는 열 확산기, 최소한의 열 경계 저항이 필요한 모든 애플리케이션에 중요합니다.
2. 연마:
   • 목적: 래핑보다 훨씬 더 매끄럽고 거울과 같은 표면 마감을 달성합니다.
   • 혜택: 직접 접합 또는 매우 얇은 TIM을 사용할 때 중요한 표면 결함을 더욱 최소화합니다. 또한 열 관리와 함께 사용되는 광학 구성 요소(예: 레이저 시스템)에도 중요할 수 있습니다.
   • 애플리케이션: 고성능 반도체 패키징, 고급 광학.
3. 가장자리 모서리 챔퍼링/반경:
   • 목적: SiC와 같은 취성 재료에서 깨지기 쉬운 날카로운 모서리를 제거합니다.
   • 혜택: 취급 안전성을 개선하고 응력 집중으로 인한 조립 또는 작동 중 균열 시작 위험을 줄이며 모서리 근처에 적용된 코팅의 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.
   • 애플리케이션: 대부분의 정밀 SiC 구성 요소에 대한 표준 관행입니다.
4. 청소:
   • 목적: SiC 표면에서 오염 물질, 가공 잔류물 또는 미립자 물질을 제거합니다.
   • 혜택: 강력한 접착력과 최적의 인터페이스 특성을 달성하는 데 중요한 코팅, 접합 또는 조립과 같은 후속 공정을 위해 깨끗한 표면을 보장합니다.
   • 애플리케이션: 코팅 또는 접합 단계 전에 필수적입니다.

향상된 성능을 위한 코팅 옵션:

1. 금속화:
   • 목적: SiC 표면에 얇은 금속층(예: 니켈, 금, 은, 구리, 티타늄)을 적용합니다.
   • 방법: 스퍼터링과 같은 물리적 기상 증착(PVD), 화학적 기상 증착(CVD) 또는 도금 기술.
   • 혜택:
     • 납땜성/브레이징: SiC 구성 요소를 다른 재료(예: 구리 베이스 플레이트, 직접 접합 구리(DBC) 기판 또는 금속 Kovar 덮개)에 납땜하거나 브레이징하여 견고하고 밀폐되며 열전도성 접합부를 만들 수 있습니다. 이는 다음을 만드는 데 중요합니다. SiC 열 인터페이스 재료 및 어셈블리.
     • 향상된 전기적 접촉: SiC 기반 반도체 장치의 경우 금속화는 저저항 전기적 접촉을 제공합니다.
     • 향상된 열 확산: 특정 금속층은 측면 열 확산을 더욱 지원할 수 있습니다.
   • 애플리케이션: 전력 전자 모듈, 밀폐 패키지, 센서, 튜브-헤더 접합이 필요한 열 교환기.
2. 유전체 코팅(예: 질화규소(Si3​N4​), 이산화규소(SiO2​)):
   • 목적: 우수한 열 결합을 유지하면서 전기적 절연을 제공하거나 향상된 환경 보호를 제공합니다.
   • 혜택: 고전압 애플리케이션에서 전기적 단락을 방지하고 특정 화학 환경에서 내식성을 개선하거나 확산 장벽 역할을 할 수 있습니다.
   • 애플리케이션: 열악한 환경에서 작동하는 고전압 전력 모듈, 센서.
3. 부식 방지/보호 코팅(예: CVD SiC, 다이아몬드 유사 탄소 – DLC):
   • 목적: 극도로 공격적인 환경에서 SiC의 이미 우수한 내식성을 더욱 향상시키거나 내마모성을 개선합니다.
   • 혜택: 까다로운 화학적 또는 연마 조건에서 구성 요소 수명을 연장합니다. CVD SiC 코팅은 RBSiC와 같은 일부 SiC 등급의 다공성을 밀봉하여 내화학성을 향상시킬 수 있습니다.
   • 애플리케이션: 화학 처리 장비, 연마 슬러리 또는 고온 부식성 가스에 노출된 구성 요소.
4. 방사율 향상 코팅:
   • 목적: SiC 구성 요소의 표면 방사율을 높여 복사열 전달을 개선합니다.
   • 혜택: 복사가 중요한 열 전달 모드인 고온 애플리케이션에서 높은 방사율 코팅은 열을 보다 효과적으로 발산하는 데 도움이 될 수 있습니다.
   • 애플리케이션: 우주 애플리케이션의 복사 냉각 구성 요소, 고온 용광로 요소.

적절한 후처리 및 코팅 옵션의 선택은 특정 애플리케이션 요구 사항, 사용된 SiC 등급 및 전체 시스템 설계에 크게 좌우됩니다. CAS 신소재(SicSino) 는 광범위한 재료, 공정, 설계, 측정 및 평가 기술을 활용하여 이 분야에서 포괄적인 지원을 제공합니다. 당사 팀은 귀하의 맞춤형 SiC 제품 의 열 성능, 신뢰성 및 비용 효율성을 최적화하기 위한 가장 적합한 표면 처리 및 코팅에 대해 조언하여 반도체, 항공 우주 및 고온 처리와 같은 산업의 엄격한 요구 사항을 충족하도록 보장할 수 있습니다.

열 관리에서 SiC에 대한 자주 묻는 질문(FAQ)

엔지니어, 조달 관리자 및 기술 구매자는 종종 열 관리 문제에 탄화규소를 고려할 때 특정 질문을 합니다. 다음은 실용적이고 간결한 답변이 포함된 몇 가지 일반적인 질문입니다.

Q1: 탄화규소(SiC)는 성능 면에서 알루미늄, 구리 또는 알루미나와 같은 기존 열 관리 재료와 어떻게 비교됩니까?

A: SiC는 까다로운 애플리케이션에서 기존 재료를 능가하는 고유한 특성 조합을 제공합니다.

• 알루미늄(Al) 및 구리(Cu) 대비:
  • 열전도율: 고품질 SiC(특히 SSiC)는 알루미늄과 유사하고 일부 경우에는 저급 구리에 근접하는 열전도율을 가질 수 있지만 Al 및 Cu가 연화되고 성능이 저하되는 고온에서 이 전도율을 훨씬 더 잘 유지합니다.
  • 온도 안정성: SiC는 고온에서 Al 및 Cu보다 훨씬 뛰어난 성능을 발휘합니다(SiC는 1000∘C 이상에서 잘 작동할 수 있습니다. Al은 200∘C 미만, Cu는 구조적/열적 무결성을 위해 300∘C 미만으로 제한됨).
  • CTE 일치: SiC는 Al 또는 Cu보다 열팽창 계수(CTE)가 훨씬 낮아 실리콘과 같은 반도체 재료와 더 잘 호환되어 열 응력을 줄입니다.
  • 기계적 속성: SiC는 훨씬 더 단단하고 뻣뻣하며 내마모성이 뛰어납니다.
  • 무게: SiC는 구리보다 가볍습니다.
  • 비용: 일반적으로 SiC 구성 요소는 원자재 및 가공 비용으로 인해 벌크 Al 또는 Cu 부품보다 비싸지만 열악한 조건에서 우수한 성능과 수명으로 인해 총 소유 비용이 낮아질 수 있습니다.
• 알루미나(Al2​O3​) 대비:
  • 열전도율: SiC는 열전도율이 훨씬 높습니다(SiC: 120-270+ W/mK, 알루미나: 20-30 W/mK). 이는 열 발산의 핵심 차별화 요소입니다.
  • 기계적 강도: 둘 다 단단한 세라믹이지만 SiC는 일반적으로 더 나은 강도와 열 충격 저항을 제공합니다.
  • 비용: 알루미나는 일반적으로 SiC보다 저렴합니다.
  • 애플리케이션: 알루미나는 전기 절연체와 우수한 내마모성으로 널리 사용되지만 높은 열전도율이 필요한 애플리케이션의 경우 SiC가 훨씬 우수합니다.

요약하면 SiC는 고온 기능, 반도체에 대한 우수한 CTE 일치, 우수한 기계적 특성 또는 화학적 불활성과 함께 높은 열전도율이 필요한 경우에 선택됩니다. 이는 금속 및 기타 세라믹이 제공할 수 없는 조합입니다.

Q2: 열 관리 솔루션에 탄화규소가 뛰어난 일반적인 작동 온도 범위는 무엇입니까?

A: 탄화규소는 매우 광범위한 온도 범위에서 뛰어난 성능을 발휘하지만 다음과 관련된 애플리케이션에서 특히 두드러집니다.

• 중간 정도의 고온(200∘C ~ 600∘C): 이 범위에서 알루미늄 및 구리와 같은 기존 금속은 효율성 또는 기계적 무결성을 잃기 시작하거나 반도체와의 CTE 불일치가 문제가 됩니다. SiC는 우수한 열전도율과 안정성을 유지합니다. 이는 전력 전자 장치, 자동차 애플리케이션 및 일부 산업 공정에서 일반적입니다.
• 고온(600∘C ~ 1400∘C): 여기가 SiC가 진정으로 빛나는 곳입니다. 반응 결합 SiC(RBSiC/SiSiC)는 약 1350−1400∘C까지 작동할 수 있습니다. 많은 산업용 용광로, 열처리 공정 및 고급 에너지 시스템이 이 범위에서 작동합니다.
• 매우 높은 온도(1400∘C 이상): 소결 탄화규소(SSiC)는 최대 1600∘C 또는 1700∘C(특정 분위기에서 단기간 또는 더 높은 온도)에서 안정적으로 작동할 수 있습니다. 애플리케이션에는 고급 가마 가구, 가스 터빈용 구성 요소 및 연구 장비가 포함됩니다.

더 낮은 온도에서도 전기 저항 또는 강성과 같은 다른 특성과 결합된 SiC의 높은 열전도율은 이를 선택할 수 있는 재료로 만들 수 있습니다. 그러나 고온 기능은 많은 열 관리 시스템에서 채택하는 주요 동인입니다.

Q3: CAS 신소재(SicSino)는 맞춤형 SiC 열 솔루션의 설계, 재료 선택 및 프로토타입 제작을 지원할 수 있습니까?

A: 물론입니다. CAS 신소재(SicSino) 는 다음을 위한 포괄적인 지원을 제공하는 데 특화되어 있습니다. 맞춤형 실리콘 카바이드 제품, 초기 개념부터 대규모 생산까지. 지원 방법은 다음과 같습니다.

• 재료 선택: 다양한 SiC 등급(RBSiC, SSiC 등)과 특정 특성에 대한 깊은 지식을 활용하여 애플리케이션에 맞는 열 성능, 기계적 요구 사항, 내화학성 및 비용의 균형을 맞추는 최적의 재료를 선택하도록 안내합니다. 중국 SiC 산업의 중심지인 웨이팡시에 위치하고 있으며 중국 과학원(CAS)과의 관계를 통해 광범위한 재료 옵션과 최첨
• 설계 컨설팅 및 최적화: 맞춤형 SiC 생산을 전문으로 하는 국내 최고 수준의 전문가 팀이 귀사의 엔지니어링 팀과 협력하여 제조 가능성(DFM) 및 열 효율성을 위한 부품 설계를 최적화할 수 있습니다. 형상, 공차, 표면 마감 및 통합 전략에 대한 조언을 제공할 수 있습니다.
• 프로토타이핑: SiC 열 솔루션의 테스트 및 검증을 위해 신속한 프로토타입 제작을 지원합니다. 이 반복적인 프로세스는 대규모 생산에 들어가기 전에 설계를 개선하고 성능 목표를 충족하는지 확인하는 데 도움이 됩니다.
• 맞춤형 제조: 고급 성형, 소결 및 정밀 가공 기능을 포함하여 재료에서 제품에 이르는 통합 프로세스를 통해 복잡하고 정밀한 제품을 제조할 수 있습니다. 맞춤형 SiC 구성 요소 귀사의 정확한 사양에 맞게 제작됩니다.
• 기술 이전 및 턴키 솔루션: 부품 공급 외에도 자체적인 전문 탄화규소 제품 제조 공장을 설립해야 하는 경우, CAS 신소재(SicSino) SiC 생산에 대한 기술 이전과 함께 모든 범위의 턴키 프로젝트 서비스를 제공할 수 있습니다. 여기에는 공장 설계, 특수 장비 조달, 설치, 시운전 및 시험 생산이 포함됩니다.

당사의 약속은 단순한 부품이 아닌 완전하고 효과적인 첨단 세라믹 솔루션 열 관리 문제를 해결하여 더 높은 품질, 비용 경쟁력 및 안정적인 공급을 보장하는 것입니다.

이 FAQ 섹션은 초기 주요 질문에 답변하기 위한 것입니다. 특정 프로젝트에 대한 자세한 논의는 당사 기술 팀에 문의하시기 바랍니다. CAS 신소재(SicSino).

결론: 까다로운 열 환경에서 맞춤형 탄화규소의 타의 추종을 불허하는 가치

반도체 및 전력 전자 제품에서 항공 우주 및 고온 제조에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 더 높은 효율성, 전력 밀도 및 작동 신뢰성을 끊임없이 추구하는 가운데 효과적인 열 관리는 성공의 초석입니다. 살펴본 바와 같이, 맞춤형 실리콘 카바이드 뛰어난 열 전도율, 탁월한 고온 안정성, 낮은 열팽창, 뛰어난 기계적 강도 및 우수한 화학적 불활성과 같은 매력적인 속성을 제공하여 가장 까다로운 열 문제를 해결하는 데 없어서는 안 될 재료입니다.

복잡한 방열판 형상에서 정밀하게 마감된 기판에 이르기까지 특정 응용 분야 요구 사항에 맞게 SiC 부품을 맞춤화할 수 있는 능력은 그 가치 제안을 크게 향상시킵니다. 일반적인 솔루션은 맞춤형 SiC 제조 열 발산을 극대화하고 시스템 수명을 연장하며 궁극적으로 우수한 제품 성능과 신뢰성에 기여하는 최적화된 설계를 가능하게 합니다. 고급 세라믹 방열판, 견고한 산업용 SiC 부품, 또는 민감한 전자 제품을 위한 정밀 SiC 부품 등, 맞춤화를 통해 이 놀라운 재료의 잠재력을 최대한 활용할 수 있습니다.

올바른 공급업체를 선택하는 것이 이러한 이점을 활용하는 데 가장 중요합니다. CAS 신소재(SicSino)중국 탄화규소 생산의 중심지인 웨이팡시에 전략적으로 위치하고 중국 과학원(CAS)의 강력한 과학 기술 역량으로 뒷받침되는 는 단순한 부품 공급업체 그 이상입니다. 우리는 혁신의 파트너입니다. SiC 재료 과학, 맞춤형 설계, 고급 제조 공정 및 품질 보증에 대한 당사의 깊은 전문 지식은 귀하가더 높은 품질, 비용 경쟁력 있는 맞춤형 탄화규소 부품을받을 수 있도록 보장합니다. 또한 기술 이전 및 턴키 공장 솔루션을 제공하는 당사의 고유한 능력은 글로벌 SiC 산업 발전에 대한 당사의 약속을 강조합니다.

성능 한계를 뛰어넘으려는 엔지니어, 신뢰할 수 있는 고성능 재료를 조달하는 조달 관리자 및 차세대 시스템 구축을 목표로 하는 OEM의 경우, 맞춤형 실리콘 카바이드 와 같은 신뢰할 수 있는 파트너로부터 CAS 신소재(SicSino) 목표 달성을 위한 길을 제공합니다. 당사의 맞춤형 실리콘 카바이드 제품 와 포괄적인 지원이 귀사의 까다로운 산업 응용 분야에 대한 최적의 열 관리 솔루션을 제공하여 경쟁 환경에서 앞서 나갈 수 있도록 지원하는 방법에 대해 당사 팀과 논의해 주시기 바랍니다.