Top 8 des poudres céramiques tendances en technologie de pointe

Les céramiques avancées sont réputées pour leurs propriétés mécaniques, acoustiques, optiques, thermiques, électriques et biocompatibles exceptionnelles, ce qui les rend indispensables dans les industries de haute technologie comme l’aérospatiale, l’électronique, la biomédecine et la fabrication d’équipements haut de gamme. Ces céramiques se présentent sous différentes formes, chacune avec des caractéristiques uniques. Par exemple, les céramiques d’alumine sont connues pour leur résistance à l’oxydation, les céramiques de nitrure de silicium pour leur haute résistance et leur résistance à la corrosion électrique, et les céramiques de zircone pour leur ténacité et leur biocompatibilité.

1. Alumine de haute pureté (HPA)

L’alumine de haute pureté (4N et au-dessus) présente une grande pureté, dureté, force et résistance à la température. Sa stabilité chimique et son isolation supérieures en font un matériau haut de gamme avec des applications étendues. En tant que produit représentatif à haute performance en alumine, HPA est largement utilisé dans des domaines tels que les matériaux fluorescents, les céramiques transparentes, les appareils électroniques, les énergies renouvelables, les matériaux catalytiques et les composants aérospatiaux.

Notamment, les matériaux céramiques transparents en alumine de haute pureté offrent non seulement une excellente transmission de la lumière, mais surpassent également les céramiques opaques dans les propriétés mécaniques, optiques, thermiques et électriques. Les substrats en céramique d’alumine sont les matériaux de base les plus couramment utilisés dans l’industrie électronique contemporaine, servant de matériau de base pour les puces de circuit intégré. En outre, HPA trouve des applications haut de gamme dans les composants de précision pour les équipements semi-conducteurs, où ses exigences de performance sont nettement plus strictes que celles de la céramique fine générale.

Dans l’industrie du polissage des semi-conducteurs, le rôle de l’alumine de haute pureté comme abrasif est particulièrement crucial, en particulier avec la hausse des semi-conducteurs en carbure de silicium (SiC). L’alumine ultrafine de haute pureté est devenue de plus en plus importante pour le polissage des semi-conducteurs.

2. Boehmite

La Boehmite, une alumine hydratée avec la formule chimique γ-Al2O3·H2O ou γ-AlOOH, est un matériau vital en raison de sa surface spécifique élevée, sa grande porosité, et sa capacité à maintenir sa transition morphologique post-phase.

Ses propriétés uniques en font une matière première essentielle pour la fabrication d’adsorbants rapides, efficaces et réutilisables. Avec une biocompatibilité remarquable, la boehmite est largement utilisée en orthopédie, en dentisterie et en biomédecine. Son ignifugation, son excellente capacité de remplissage et sa résistance aux fuites en font un choix populaire pour les laminés revêtus de cuivre ultra-minces et de haute performance. En outre, boehmite&#La structure orthorhombique stable et les groupes hydroxyle de surface permettent diverses modifications de surface, ce qui en fait une matière première précieuse pour la production de catalyseurs et de réactifs onéreux.

3. Nitrure d’aluminium (AlN)

À mesure que les puces électroniques deviennent plus avancées et plus compactes, la densité du flux thermique généré pendant le fonctionnement a considérablement augmenté. Ainsi, le choix de matériaux d’emballage appropriés et l’amélioration des capacités de dissipation thermique des appareils sont devenus des goulets d’étranglement techniques dans le développement de dispositifs d’alimentation. Les matériaux céramiques, avec leur haute conductivité thermique, leur excellente résistance à la chaleur, leur isolation élevée, leur résistance et leur compatibilité avec les matériaux à puce, sont idéaux pour les substrats d’emballage de dispositifs d’alimentation.

Parmi ceux-ci, le nitrure d’aluminium (AlN) est le matériau céramique avec la meilleure conductivité thermique, avec une conductivité thermique théorique allant jusqu’à 320W/(m·K) et les produits commerciaux allant généralement de 180W/(m·K) à 260W/(m·K). Cela le rend approprié aux matériaux de substrat d’emballage de copeaux à haute puissance, à haute teneur en plomb et à grande taille. En plus d’une conductivité thermique élevée, AlN présente plusieurs autres caractéristiques remarquables:

• Un coefficient de dilatation thermique (4.3 10-6/℃) qui correspond à des matériaux de silicium de semi-conducteur ((3.5~4.0) 10-6/℃).

• Propriétés mécaniques supérieures, supérieures à la céramique BeO et comparables à l’alumine.

• Excellentes propriétés électriques, y compris la résistance d’isolation extrêmement élevée et la basse perte diélectrique.

• La capacité de prendre en charge le câblage multicouche, permettant un emballage de haute densité et miniaturisé.

• Non toxique et respectueux de l’environnement.

4. Nitrure de silicium (Si3N4)

Le nitrure de silicium est principalement utilisé comme matériau céramique et est un composant essentiel dans les technologies industrielles de pointe. Parmi ses produits, les billes de roulement sont les plus utilisées, représentant 30% de la production mondiale de produits à haute performance en nitrure de silicium. Par rapport aux billes en acier, les billes de roulement en céramique en nitrure de silicium offrent des avantages significatifs: faible densité, résistance à haute température, auto-lubrification, résistance à la corrosion et un mode de défaillance par fatigue similaire aux billes en acier. Par conséquent, les billes de roulement en céramique en nitrure de silicium sont largement utilisées dans les roulements de machines-outils de précision, les roulements automobiles, les roulements d’isolation d’éoliennes et les roulements résistants à la corrosion à haute température dans l’industrie pétrochimique.

5. Alumine sphérique

Parmi divers matériaux de poudre thermoconductrice, l’alumine sphérique se distingue en raison de son excellente conductivité thermique, coefficient de remplissage élevé, bonne fluidité, technologie mûre, large gamme de spécifications, et prix relativement raisonnable. Ces qualités en font la poudre thermoconductrice la plus répandue dans le secteur de la conductivité thermique haut de gamme.

De plus, la forme sphérique de la poudre, avec sa morphologie régulière, sa densité d’emballage plus élevée et sa fluidité supérieure, améliore considérablement les performances du produit. Par conséquent, la poudre sphérique d’al2o3 est largement utilisée et étudiée non seulement dans les applications de conductivité thermique mais également dans la céramique, les transporteurs de catalyseur, et plus encore.

6. Titanate de baryum (BaTiO3)

Le titanate de baryum (BaTiO3), avec sa structure perovskite de type abo3, est un matériau diélectrique crucial pour les condensateurs depuis que ses propriétés diélectriques exceptionnelles ont été découvertes au début du 20ème siècle. C’est actuellement l’une des poudres céramiques électroniques les plus couramment utilisées et sert de matériau de base pour la fabrication de composants électroniques, lui gagnant le titre " pilier de l’industrie de la céramique électronique."

7. Nano Composite zircone

Nano composite zircone, stabilisé avec des stabilisateurs, conserve sa phase tétragonal ou cubique à température ambiante. Ces stabilisants sont généralement des oxydes de terres rares (Y2O3, CeO2) ou des oxydes de métaux alcalins (CaO, MgO).

Avec les progrès de la science et de la technologie, la demande de matériaux et de composants répondant à des exigences fonctionnelles spécifiques a augmenté. Nano composite zircone, connu pour sa ténacité élevée, résistance à la température, résistance à l’usure, résistance à la corrosion et propriétés optiques uniques, a connu une croissance rapide de la demande. Le zircone stabilisé à l’yttria est le zircone nano composite le plus largement utilisé et le plus représentatif. Ses avantages incluent la conductivité élevée d’ion d’oxygène, d’excellentes propriétés mécaniques, la résistance à l’oxydation et à la corrosion, le coefficient élevé de dilatation thermique, la faible conductivité thermique, et une bonne stabilité, le rendant largement utilisé dans les matériaux structurels et fonctionnels tels que les capteurs d’oxygène, les pompes à oxygène, les piles à combustible solides à haute température, la céramique ferroélectrique, et les revêtements de moteur d’avion.

8. Carbure de silicium de haute pureté (SiC)

Les matériaux en carbure de silicium sont principalement divisés en types céramiques et monocristaux. En tant que matériau céramique, les exigences de pureté ne sont généralement pas strictes dans la plupart des applications. Cependant, dans des environnements spécifiques, comme dans les équipements à semi-conducteurs comme les machines de lithographie, la pureté du SiC doit être strictement contrôlée pour éviter d’affecter la pureté des tranches de silicium.

Cependant, les propriétés inhérentes du SiC rendent la croissance mono-cristalline difficile, principalement parce qu’il n’y a pas de phase liquide stoechiométrique avec un Si

Le rapport de 1:1 existe sous pression normale. Par conséquent, les méthodes de croissance traditionnelles couramment utilisées dans l’industrie des semi-conducteurs, telles que les méthodes Czochralski ou Bridgman, ne peuvent pas être appliquées. Pour relever ce défi, les scientifiques ont proposé diverses méthodes pour obtenir des cristaux de haute qualité, de grande taille et rentables. Les méthodes les plus courantes incluent le Transport physique de vapeur (PVT), l’épitaxie en Phase liquide (LPE), et le dépôt chimique de vapeur à haute température (HTCVD).