LA CHINE Wuxi Special Ceramic Electrical Co.,Ltd Company News

Dans les véhicules électriques modernes, la traction ferroviaire et les entraînements industriels, les modules de puissance IGBT souffrent souvent de surchauffe, de délamination et de défaillance par fatigue en raison des charges thermiques élevées. Les substrats traditionnels en alumine ou en nitrure d'aluminium ne peuvent pas équilibrer la conductivité thermique et la ténacité mécanique, ce qui entraîne une durée de vie réduite.Le substrat céramique en nitrure de silicium à haute conductivité thermique offre une solution optimale avec une conductivité thermique de 90 à 100 W/m·K, une résistance à la flexion supérieure à 600 MPa et un coefficient de dilatation thermique de 2,8 à 3,2×10⁻⁶/K, correspondant parfaitement aux puces de silicium pour minimiser les contraintes thermiques. Il présente également une excellente isolation électrique (>20 kV/mm) et de faibles pertes diélectriques (

Les fabricants de pompes hydrauliques et de systèmes haute pression rencontrent souvent des difficultés avec l'usure rapide et la défaillance d'étanchéité des plongeurs métalliques. L'exposition à des fluides corrosifs ou à haute température entraîne des rayures, des piqûres et finalement des fuites. Le plongeur en céramique de nitrure de silicium offre une solution éprouvée. Avec une résistance à la flexion supérieure à 1000 MPa et un coefficient de frottement inférieur à 0,3, il fonctionne en douceur même dans des conditions sèches ou avec une mauvaise lubrification. Sa surface autolubrifiante minimise le frottement et l'accumulation de chaleur, assurant une performance d'étanchéité stable. Contrairement à l'acier, le Si₃N₄ ne réagit pas avec les métaux liquides ou les milieux corrosifs, offrant une excellente stabilité chimique et une fiabilité à long terme. Les tests montrent une durée de vie trois fois supérieure à celle des plongeurs en acier, avec une étanchéité et une stabilité dimensionnelle constantes. Aujourd'hui, les plongeurs en nitrure de silicium sont largement adoptés dans les pompes de nettoyage haute pression, les systèmes de revêtement, les presses hydrauliques et les unités de distribution de carburant, aidant les clients à réduire les temps d'arrêt et les coûts de maintenance.

Alors que les semi-conducteurs de troisième génération tels que SiC, GaN et les modules IGBT continuent d'évoluer vers une densité de puissance et une fréquence de commutation plus élevées, les clients sont confrontés à des défis croissants en matière de défaillance thermique et de fiabilité des dispositifs. En fonctionnement à haute température et à courant élevé, les substrats conventionnels en alumine ou en nitrure d'aluminium souffrent souvent d'une faible conductivité thermique et d'une faible résistance mécanique, ce qui entraîne une surchauffe, une fatigue de la soudure ou une délamination. Le substrat céramique en nitrure de silicium (Si₃N₄) à haute conductivité thermique offre une solution révolutionnaire. Fabriqué à partir de poudre de Si₃N₄ de haute pureté par formage et frittage de précision au-dessus de 2000°C, il offre une conductivité thermique >80 W/(m·K), ainsi qu'une excellente isolation, de faibles pertes diélectriques et une résistance à la flexion supérieure. Contrairement aux matériaux conventionnels, le coefficient de dilatation thermique du nitrure de silicium correspond étroitement aux puces de silicium, ce qui réduit les contraintes thermiques et empêche la délamination. Sa ténacité à la rupture élevée et sa résistance aux chocs thermiques garantissent la fiabilité lors des cycles de chauffage rapides et des opérations fréquentes de démarrage-arrêt, prolongeant considérablement la durée de vie du module. Les substrats céramiques en nitrure de silicium sont désormais largement utilisés dans les modules d'entraînement de moteurs de véhicules électriques, les convertisseurs de traction ferroviaires, les systèmes de contrôle des trains à grande vitesse et les unités d'alimentation à charge rapide. Les commentaires des clients montrent une température de jonction jusqu'à 15 % inférieure et une amélioration triple de la durée de vie en cyclage thermique par rapport aux substrats traditionnels. Grâce à leur conductivité thermique élevée, leur fiabilité mécanique et leur isolation électrique, les substrats céramiques en nitrure de silicium sont devenus le matériau privilégié pour l'emballage et la gestion thermique de l'électronique de puissance de nouvelle génération, soutenant des systèmes de semi-conducteurs plus sûrs, plus durables et plus efficaces.

Dans les industries de la fabrication du papier et du sablage, les clients sont souvent confrontés à une usure rapide des buses et à des remplacements fréquents, ce qui entraîne des temps d'arrêt coûteux. Les buses métalliques conventionnelles s'érodent rapidement sous l'effet des fluides à haute pression et à grande vitesse et des suspensions abrasives. Les buses en céramique de nitrure de silicium offrent une solution robuste. Fabriquées par frittage à chaud de poudre fine de Si₃N₄, elles atteignent une dureté supérieure à HRA 93 et une résistance à l'usure plus de huit fois supérieure à celle de l'acier inoxydable. La surface lisse et dense minimise le frottement et empêche le colmatage pendant le fonctionnement. Ces buses résistent également à la corrosion chimique de la pâte à papier, des acides et des liquides alcalins, offrant une durée de vie continue de plus d'un an, contre seulement quelques mois pour les types métalliques. Les utilisateurs signalent des coûts de pièces de rechange plus faibles, moins d'interruptions de maintenance et une amélioration de l'efficacité de la déshydratation et de la pulvérisation. En conséquence, les lignes de production maintiennent une plus grande cohérence et une consommation d'énergie réduite.

Dans les opérations de fonderie d'aluminium et de moulage sous pression à basse pression, de nombreux clients sont aux prises avec des fissures et de la corrosion causées par l'aluminium en fusion et les chocs thermiques. Le remplacement fréquent des tubes de coulée ou des tubes de protection des résistances chauffantes augmente non seulement les coûts de maintenance, mais perturbe également la stabilité de la production. Le tube de coulée et le tube de protection des résistances chauffantes en céramique de nitrure de silicium (Si₃N₄) offrent une solution à long terme à ces problèmes. Fabriqués à partir de poudre de Si₃N₄ de haute pureté et frittés au-dessus de 2000 °C, ces composants en céramique présentent une haute densité, une résistance mécanique exceptionnelle et une résistance exceptionnelle aux chocs thermiques. Même en cas de chauffage et de refroidissement rapides, ils conservent une intégrité structurelle totale et résistent à l'infiltration de l'aluminium. Leur faible coefficient de dilatation thermique et leur excellente conductivité thermique assurent une répartition uniforme de la température, minimisent l'oxydation du métal et améliorent l'efficacité énergétique. En fonctionnement continu, les tubes de coulée en nitrure de silicium peuvent fonctionner pendant des milliers d'heures sans remplacement, tandis que les tubes de protection des résistances chauffantes prolongent efficacement la durée de vie des éléments chauffants. Les données de terrain montrent que les clients utilisant des composants en Si₃N₄ bénéficient d'une stabilité de production jusqu'à 30 % supérieure et d'une qualité d'aluminium en fusion plus propre.Grâce à leur résistance aux hautes températures, à leur résistance à la corrosion et à leur longue durée de vie, les pièces structurelles en céramique de nitrure de silicium deviennent des matériaux clés pour les opérations de fonderie d'aluminium modernes.

Pour les utilisateurs de machines industrielles et de moteurs électriques, la défaillance des roulements et la maintenance fréquente sont des défis majeurs affectant la rentabilité et la productivité. Les roulements en acier traditionnels souffrent d'usure, de corrosion et de défaillance de lubrification, en particulier dans des environnements difficiles ou à grande vitesse. La bille en céramique de nitrure de silicium à haute résistance, frittée sous pressage isostatique à chaud, offre une solution supérieure. Avec une dureté supérieure à HRA92 et une résistance à la flexion dépassant 1000 MPa, elle offre une durabilité et une stabilité inégalées. Le taux d'usure est inférieur de 40 % à celui de l'acier, assurant un fonctionnement en douceur même en cas de mauvaise lubrification ou de contamination. Ses propriétés autolubrifiantes et anticorrosives la rendent idéale pour les éoliennes marines, les systèmes aérospatiaux et les machines sous vide. Les clients signalent des intervalles de maintenance jusqu'à 3 fois plus longs qu'avec les roulements en acier, minimisant les temps d'arrêt et améliorant la productivité. Dans les broches de précision, le bruit et l'élévation de température sont réduits de plus de 20 %, tandis que la durée de fonctionnement continu dépasse 10 000 heures, offrant des économies mesurables à long terme. Grâce à ces avantages, les billes en céramique de nitrure de silicium sont de plus en plus adoptées dans les applications de roulements avancées nécessitant durabilité, stabilité et faibles coûts de maintenance — répondant aux besoins évolutifs des équipements industriels de nouvelle génération.

Dans les moteurs électriques, les broches des machines-outils et les systèmes d'éoliennes, les clients sont confrontés à des problèmes récurrents d'usure des roulements et de corrosion électrique dans des conditions de vitesse et de température élevées.Les boules d'acier traditionnelles ont tendance à surchaufferLes systèmes électriques sont plus susceptibles de s'oxyder et de se détériorer lorsqu'ils sont exposés à des courants perdus, ce qui réduit la durée de vie du système et augmente les coûts de maintenance. Pour relever ces défis, la bille en céramique au silicium nitrure pressée isostatiquement à chaud (HIP) offre une solution éprouvée.Fabriqué à partir de poudre de Si3N4 ultra-pure et frité à plus de 2000 °C, le procédé HIP assure une pleine densité et une structure sans pores, ce qui donne une ténacité et une stabilité thermique exceptionnelles.La boule en céramique combine une haute isolation électrique avec une résistance mécanique élevée, empêchant les fissures électriques et assurant un fonctionnement stable même à des températures allant jusqu'à 1000°C. Il ne pèse que 40% d'une boule d'acier, réduit l'inertie de rotation et la production de chaleur.idéal pour la fiabilité à long terme des moteurs électriques et des broches de précision. Les applications sont les suivantes: Des roulements de forage dentaire (≈1 mm) garantissant la stabilité à très haute vitesse Les roulements des moteurs de véhicules électriques (≈10 mm) ‡ éliminant l'érosion électrique Les roulements des générateurs de turbines éoliennes (≈50 mm) améliorent la durabilité et la sécurité Grâce à leurs avantages de conception légère, de résistance à l'usure, d'isolation et de longue durée de vie, les boules en céramique au nitrure de silicium HIP redéfinissent la norme de fiabilité de l'ingénierie des roulements modernes.

Dans les systèmes de chauffage à l'aluminium en fusion, les tubes de protection des résistances métalliques ou en graphite souffrent souvent d'oxydation et de corrosion, ce qui entraîne des défaillances fréquentes. Le tube de protection de résistance en nitrure de silicium offre une durabilité exceptionnelle, avec une résistance à la flexion supérieure à 800 MPa, une conductivité thermique de 25–30 W/m·K et une résistance supérieure aux chocs thermiques. Le Si₃N₄ est non mouillant pour l'aluminium en fusion et chimiquement inerte, maintenant la pureté du métal pendant le fonctionnement à long terme. Il peut résister à des cycles thermiques extrêmes jusqu'à 1000°C sans se fissurer, assurant un transfert de chaleur stable et protégeant les éléments chauffants de l'exposition directe au métal. Les rapports de terrain montrent une durée de vie supérieure à 12 mois, réduisant la fréquence de maintenance de 70 % et améliorant l'efficacité du chauffage de 15 %. Le produit est devenu le choix préféré des fonderies sous pression, des fonderies d'aluminium et des fours de fusion continue recherchant l'efficacité énergétique et la fiabilité. En empêchant la contamination et en prolongeant les intervalles de maintenance, les tubes chauffants en Si₃N₄ offrent à la fois des économies de coûts et une stabilité de processus constante dans des conditions industrielles difficiles.

Alors que les technologies SiC (carbure de silicium) et GaN (nitrure de gallium) continuent de remodeler l'industrie de l'électronique de puissance, la demande de matériaux d'emballage fiables et performants augmente. Les substrats en céramique de nitrure de silicium (Si₃N₄), caractérisés par de faibles pertes diélectriques, une haute résistance à l'isolation et une ténacité mécanique exceptionnelle, sont devenus un choix de premier plan pour les applications de modules de puissance avancés. Fabriqué à partir de poudre de Si₃N₄ de haute pureté et fritté au-dessus de 2000°C, le substrat en céramique de nitrure de silicium atteint une constante diélectrique inférieure à 8 et une tangente de perte (tanδ)

Les modules d'alimentation des véhicules électriques fonctionnent souvent dans des conditions extrêmes — courant élevé, haute fréquence et cycles thermiques continus. Ces contraintes provoquent une délamination, la fatigue des soudures et, finalement, la défaillance des dispositifs.Le substrat en nitrure de silicium à haute isolation est conçu pour résoudre ces problèmes en combinant une conductivité thermique élevée (≥90 W/m·K), une rigidité diélectrique supérieure (≥20 kV/mm) et une robustesse mécanique exceptionnelle (≥600 MPa) en une seule plateforme. Avec un CTE de 3×10⁻⁶/K, le substrat correspond parfaitement aux puces en silicium ou en SiC, réduisant la fatigue thermique et améliorant la fiabilité à long terme. La métallisation en cuivre AMB ou DBC offre une excellente adhérence et une faible résistance thermique pour une dissipation thermique efficace.Les données de terrain montrent que les modules à base de Si₃N₄ peuvent fonctionner pendant plus de 2000 heures à 125°C sans dégradation et maintenir leur stabilité sur plus de 100 000 cycles thermiques. Aujourd'hui, les substrats Si₃N₄ sont largement utilisés dans les onduleurs de traction des VE, les chargeurs embarqués, les convertisseurs CC-CC et les systèmes de stockage d'énergie, offrant un fonctionnement plus sûr, une densité de puissance plus élevée et une durée de vie plus longue par rapport aux céramiques traditionnelles.Pour les fabricants à la recherche d'une fiabilité de nouvelle génération, cette technologie garantit une isolation électrique et une gestion thermique exceptionnelles dans les environnements automobiles difficiles.