Aislante de carburo de silicio

Los aislantes de carburo de silicio son materiales cerámicos utilizados en múltiples aplicaciones. Estos aislantes pueden soportar altas temperaturas y tensiones, al tiempo que son resistentes a ácidos y lejías.

Se puede hacer que un aislante presente propiedades semiconductoras dopando su estructura cristalina con impurezas, lo que comúnmente se denomina dopaje.

Asia-Pacífico

El carburo de silicio (SiC) es una cerámica técnica extremadamente resistente que puede encontrarse de forma natural en forma de cristales o fabricarse artificialmente. El SiC ofrece una resistencia superior al desgaste, una conductividad térmica superior a la del cobre y temperaturas de hasta 2000 grados C pueden soportar su uso de forma segura. En IPS Ceramics, disponemos de bateas densas de SiC StarCeram(r) S, vigas de tubos de asentamiento y saggars para aplicaciones de sinterización de tratamiento térmico a alta temperatura que requieren tratamiento térmico o aplicaciones de cocción.

Numerosas empresas están aprovechando las ventajas de los sustratos SiC conductores para desarrollar dispositivos de electrónica de potencia. A medida que la eficiencia energética y la transición a energías limpias se convierten en prioridades, la demanda se ha disparado, y el creciente interés por los vehículos eléctricos impulsa una mayor expansión del mercado.

Asia-Pacífico domina el mercado mundial de láminas aislantes de SiC sobre aislante, debido principalmente a que alberga a muchos de los principales fabricantes de semiconductores, como Taiwán, Corea del Sur, Japón y China. Estos actores han desempeñado un papel crucial en el impulso de este mercado mediante la adopción de tecnologías de fabricación avanzadas y la inversión en actividades de I+D. Además, la mano de obra barata de esta región ayuda a las empresas a satisfacer más fácilmente la creciente demanda de productos a base de carburo de silicio.

Las empresas que buscan obtener una ventaja competitiva en el mercado deben anticiparse a los cambios disruptivos y adaptarse en consecuencia, lo que incluye realizar un examen detallado de cualquier marco normativo que pueda impedir los esfuerzos de expansión del mercado o dificultar sus estrategias de expansión. El análisis es clave para garantizar el cumplimiento legal, gestionar los riesgos y crear estrategias empresariales de éxito. Además, el análisis permite a las empresas identificar áreas de innovación dentro de la normativa existente o abogar por cambios que promuevan la innovación. Las empresas que adoptan este enfoque pueden obtener una ventaja competitiva y sostener la expansión del mercado a largo plazo utilizando las tendencias y amenazas actuales de la industria como fuentes para procesos de planificación estratégica y decisiones de inversión informadas. Las empresas descubrirán que son más capaces de maximizar el crecimiento y la rentabilidad, así como de identificar mercados sin explotar en los que expandirse. La incorporación de las actualizaciones del sector puede mejorar los procesos de planificación estratégica, al tiempo que se toman decisiones de inversión más informadas para optimizar las cadenas de suministro e impulsar la eficiencia de la producción.

Norteamérica

Norteamérica lidera actualmente el mercado de aislantes de carburo de silicio y se prevé que siga haciéndolo durante el periodo de previsión. Esto se debe probablemente a que en esta región operan importantes empresas como Wolfspeed Inc y II-VI Incorporated, así como a la elevada demanda de dispositivos de potencia por parte de diversas industrias y a la creciente adopción de vehículos eléctricos.

El carburo de silicio es un material cerámico técnico que se encuentra tanto de forma natural en forma cristalina como producido artificialmente. Esta cerámica ofrece varias ventajas claras sobre sus homólogas, como tolerancia a altas temperaturas, excelente resistencia al desgaste y protección contra la corrosión, así como aplicaciones de soporte de carga en las que intervienen cargas elevadas con una fluencia mínima.

En la presente invención, se presenta un método para producir un cuerpo sinterizado eléctricamente aislante de carburo de silicio. Esto implica la reacción de barniz de silicio que contiene Si con carbono (C), añadido como aglutinante en una solución de disolvente orgánico para producir carburo de silicio con algo de C que se encuentra dentro de sus granos de cristal para proporcionar propiedades de aislamiento eléctrico y producir cuerpos sinterizados de carburo de silicio con propiedades de aislamiento eléctrico.

Los sistemas de pulverización catódica pueden utilizarse para depositar carburo de silicio sobre un sustrato de soporte utilizando un blanco de pulverización catódica creado mediante el proceso. A continuación, se sinteriza mediante un proceso de prensado en caliente o de sinterización en frío para producir material eléctricamente aislante de formas diversas, como esferas, rectángulos y cilindros, así como formas personalizadas para satisfacer las necesidades específicas de cada aplicación.

La línea de productos de carburo de silicio de IPS Ceramics ha sido diseñada para satisfacer una amplia gama de aplicaciones de alto rendimiento. Su rendimiento duradero, robusto y fiable en diversos entornos queda demostrado por su largo ciclo de vida y su excepcional resistencia al desgaste, sin olvidar su baja conductividad térmica. Ideales para entornos exigentes de altas temperaturas que experimentan vibraciones, choques o abrasión, estos materiales forman parte de una solución de materiales excepcional.

El informe sobre el mercado de los sustratos monocristalinos de carburo de silicio semiaislante ofrece un examen en profundidad de las tendencias actuales y futuras desglosándolas por regiones y países, además de proporcionar los principales impulsores, retos y oportunidades de esta industria mundial. Ayuda a los actores existentes en el mercado a formular estrategias empresariales eficaces en consecuencia.

Europa

El carburo de silicio ofrece numerosas ventajas que lo convierten en un material inestimable en diversas industrias. Este material cuenta con una dureza superior, resistencia al desgaste e inercia química que ayudan a mejorar la eficiencia y la fiabilidad, y soportar temperaturas extremas sin degradación de la fuerza o la resistencia a temperaturas extremas - características que lo convierten en un componente muy buscado en aplicaciones como cojinetes de deslizamiento, anillos de sellado y componentes semiconductores, así como elementos de calefacción y boquillas de quemadores.

La composición y el proceso de fabricación del carburo de silicio determinan sus propiedades como aislante o conductor eléctrico, y el dopaje es una forma de alterarlas. El dopaje consiste en añadir impurezas a su estructura cristalina que producen más portadores de carga libres (electrones o huecos), lo que se traduce en una mayor conductividad. Además, el carburo de silicio puede soportar altas temperaturas y tensiones, lo que lo hace adecuado para dispositivos de potencia.

Un método para producir carburo de silicio con elevadas propiedades de aislamiento eléctrico consiste en añadir carbono en forma de aglutinante durante la fabricación, en la que el carbono reacciona con el silicio para formar carburo de silicio y mejorar sus propiedades de aislamiento eléctrico. Desgraciadamente, sin embargo, este método también repercute negativamente en el examen físico y térmico de los cuerpos sinterizados producidos con este método de fabricación.

También se puede producir carburo de silicio con propiedades de aislamiento eléctrico superiores utilizando una capa de dispositivo con dopaje reducido que se cultiva sobre un aislante de sacrificio muy dopado. Para crear con éxito este material de carburo de silicio se requiere un control preciso de la concentración de impurezas dentro de esta capa, lo que puede resultar difícil a escala industrial.

IPS Ceramics produce microesferas, placas y placas de carburo de silicio para su uso en aplicaciones industriales que exigen dimensiones precisas. Sus productos presentan tolerancias dimensionales ajustadas sin dejar de ser resistentes a la corrosión y al calor: ¡perfectos para chalecos antibalas y selladores para ejes de bombas de alta velocidad que funcionan a gran velocidad! El carburo de silicio también tiene otras aplicaciones en la fabricación de componentes resistentes a la abrasión y soportes estructurales.

Resto del mundo

El carburo de silicio es un material extremadamente duro y refractario que se encuentra en la naturaleza como el rarísimo mineral moissanita, mientras que la mayor parte del carburo de silicio comercial es sintético, fabricado mediante la síntesis de sílice con carbono. Desde finales del siglo XIX, el carburo de silicio se ha utilizado como material abrasivo en muelas abrasivas, herramientas de corte, revestimientos de hornos industriales, placas resistentes al desgaste para rodamientos de bolas y sustratos semiconductores para diodos emisores de luz, aplicaciones que continúan hasta nuestros días.

A temperaturas más bajas, el carburo de silicio se comporta como un aislante y resiste el flujo de electricidad; sin embargo, a temperaturas más altas, su conductividad eléctrica empieza a cambiar debido a las impurezas de su estructura cristalina, que crean portadores de carga libres como electrones y huecos que viajan libremente a través de él. El dopaje puede ayudar a controlar con precisión este cambio de conductividad.

El carburo de silicio conductor se utiliza mucho en la electrónica de potencia por su mayor resistencia a la tensión que el silicio y el nitruro de galio. Además, su capacidad para funcionar en una gama de temperaturas más amplia lo hace apto para entornos extremos, por lo que puede sustituir al silicio en dispositivos como transistores, diodos y tiristores.

La extraordinaria resistencia del carburo de silicio al calor y la corrosión lo hace ideal para muchos otros usos, como la producción de abrasivos superduros como el carburo cementado y el nitruro de boro cúbico (CBN). El carburo de silicio también se utiliza en el espacio y la astronomía para fabricar espejos e instrumentos; sus excelentes características ópticas lo hacen adecuado para fabricar todo tipo de telescopios, prismáticos, microscopios y otros tipos de equipos ópticos.

El carburo de silicio es uno de los materiales más duros conocidos, sólo superado por el diamante en la escala de Mohs. Esto lo hace ideal para su uso en aplicaciones de corte como componentes de carrocerías de automóviles, herramientas de corte y abrasivos; además, se utiliza cada vez más como abrasivo para rectificar carburos, cerámicas y otros materiales no ferrosos con menor ductilidad o resistencia a la tracción.