2027第19屆中國(guó)國(guó)際先進(jìn)陶瓷展覽會(huì)（IACECHINA）

展覽日期：2027年3月24-26日

展覽地點(diǎn)：國(guó)家會(huì)展中心（上海市青浦區(qū)崧澤大道333號(hào)）

主辦單位

新之聯(lián)伊麗斯（上海）展覽有限公司

支持單位

中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)陶瓷分會(huì)

中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)工程陶瓷專委會(huì)

同期展會(huì)

2027第19屆中國(guó)國(guó)際粉末冶金、硬質(zhì)合金與先進(jìn)陶瓷展覽會(huì)

2027上海國(guó)際線圈、變壓器、電感、電機(jī)與磁性材料展覽會(huì)

2027上海國(guó)際增材制造應(yīng)用技術(shù)展覽會(huì)

2027上海國(guó)際粉體加工與處理展覽會(huì)

2027年展覽總規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到：

80,000㎡ 展覽面積 1200+家中外展商   2,000+個(gè)參展品牌  80,000+參觀人次100+場(chǎng)學(xué)術(shù)報(bào)告

展會(huì)介紹

中國(guó)國(guó)際先進(jìn)陶瓷展覽會(huì)（IACECHINA）歷經(jīng)十八載精耕細(xì)作，已發(fā)展成為全球規(guī)格Zui高、產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋Zui全的行業(yè)旗艦盛會(huì)。2027年度盛會(huì)定檔于3月24-26日，將在國(guó)家會(huì)展中心（上海）以80,000+㎡的宏大規(guī)模全新啟幕，匯聚海內(nèi)外1,200余家中外zhiming企業(yè)，打造全球先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域的"創(chuàng)新策源地"與"商貿(mào)樞紐站"，專業(yè)觀眾預(yù)計(jì)突破80,000人次，將為您打開萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)的戰(zhàn)略窗口！

高導(dǎo)熱碳化硅陶瓷在半導(dǎo)體領(lǐng)域的需求及應(yīng)用

目前碳化硅（SiC）是國(guó)內(nèi)外研究較為活躍的導(dǎo)熱陶瓷材料。SiC的理論熱導(dǎo)率非常高，有些晶型可達(dá)到270W/mK，在非導(dǎo)電材料中已屬佼佼者。例如，在半導(dǎo)體器件的基底材料、高導(dǎo)熱陶瓷材料、半導(dǎo)體加工的加熱器和加熱板、核燃料的膠囊材料以及壓縮機(jī)泵的氣密封環(huán)中，都可以看到SiC導(dǎo)熱性能的應(yīng)用。

碳化硅在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用

研磨盤、夾具均是半導(dǎo)體工業(yè)中硅晶片生產(chǎn)的重要工藝裝備。研磨盤若使用鑄鐵或碳鋼材料，其使用壽命短、熱膨脹系數(shù)大，在加工硅晶片過(guò)程中，特別是高速研磨或拋光時(shí)，由于研磨盤的磨損和熱變形，使硅晶片的平面度和平行度難以保證。采用碳化硅陶瓷的研磨盤由于硬度高而磨損小，且熱膨脹系數(shù)與硅晶片基本相同，因而可以高速研磨拋光。

▲（a）研磨盤；（b）夾具

另外，在硅晶片生產(chǎn)時(shí)，需要經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚?，常使用碳化硅夾具運(yùn)輸，其耐熱、無(wú)損，可在表面涂敷類金剛石（DLC）等涂層，可增強(qiáng)性能，緩解晶片損壞，同時(shí)防止污染擴(kuò)散。

此外，作為第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料的代表，碳化硅單晶材料具有禁帶寬度大（約為Si的3倍）、熱導(dǎo)率高（約為Si的3.3倍或GaAs的10倍）、電子飽和遷移速率高（約為Si的2.5倍）和擊穿電場(chǎng)高（約為Si的10倍或GaAs的5倍）等性質(zhì)。SiC器件彌補(bǔ)了傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料器件在實(shí)際應(yīng)用中的缺陷，正逐漸成為功率半導(dǎo)體的主流。

高導(dǎo)熱碳化硅陶瓷的需求量急劇增長(zhǎng)

隨著科技的不斷發(fā)展，碳化硅陶瓷在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用需求量急劇增長(zhǎng)，而高熱導(dǎo)率是其應(yīng)用于半導(dǎo)體制造設(shè)備元器件的關(guān)鍵指標(biāo)，因此加強(qiáng)高導(dǎo)熱碳化硅陶瓷的研究至關(guān)重要。減少晶格氧含量、提高致密性、合理調(diào)控第二相在晶格中的分布方式是提高碳化硅陶瓷熱導(dǎo)率的主要方法。

目前，我國(guó)有關(guān)高導(dǎo)熱碳化硅陶瓷的研究較少，且與世界水平相比尚存在較大差距，今后的研究方向包括：

● 加強(qiáng)碳化硅陶瓷粉體的制備工藝研究，高純、低氧碳化硅粉的制備是實(shí)現(xiàn)高熱導(dǎo)率碳化硅陶瓷制備的基礎(chǔ)；

● 加強(qiáng)燒結(jié)助劑的選擇及其相關(guān)理論研究；

● 加強(qiáng)高端燒結(jié)裝備的研發(fā)，通過(guò)調(diào)控?zé)Y(jié)工藝得到合理的顯微結(jié)構(gòu)是獲得高熱導(dǎo)率碳化硅陶瓷的必備條件。

提升碳化硅陶瓷熱導(dǎo)率的措施

改善SiC陶瓷熱導(dǎo)率的關(guān)鍵是降低聲子散射頻率，提升聲子平均自由程。通過(guò)降低SiC陶瓷的氣孔率和晶界密度、提升SiC晶界純潔度、減少SiC晶格雜質(zhì)或晶格缺陷、增加SiC中熱流傳輸載體將有效提升SiC的熱導(dǎo)率。目前，優(yōu)化燒結(jié)助劑種類及含量、高溫?zé)崽幚淼仁歉纳芐iC陶瓷熱導(dǎo)率的主要措施。

① 優(yōu)化燒結(jié)助劑種類及含量

制備高導(dǎo)熱SiC陶瓷時(shí)常需添加各種燒結(jié)助劑。其中，燒結(jié)助劑的種類及含量對(duì)SiC陶瓷熱導(dǎo)率的影響較大，如Al2O3體系燒結(jié)助劑中的Al或O元素易固溶進(jìn)SiC晶格，產(chǎn)生空位和缺陷，導(dǎo)致聲子散射頻率增大。此外，若燒結(jié)助劑含量較低，材料難以燒結(jié)致密化，而燒結(jié)助劑含量較高將導(dǎo)致雜質(zhì)和缺陷增多，過(guò)量液相燒結(jié)助劑還可能抑制SiC晶粒長(zhǎng)大，降低聲子平均自由程。因此，為制備得到高導(dǎo)熱SiC陶瓷，需在滿足其燒結(jié)致密的前提下盡可能減少燒結(jié)助劑含量，且盡量選擇難溶于SiC晶格的燒結(jié)助劑。

添加不同燒結(jié)助劑時(shí)SiC陶瓷的熱學(xué)性能

目前，以BeO為燒結(jié)助劑的熱壓燒結(jié)SiC陶瓷具有Zui大常溫?zé)釋?dǎo)率(270W·m-1·K-1)。但BeO為劇毒材料且具有致癌性，不適合實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。Y2O3-Al2O3體系的Zui低共熔點(diǎn)為1760℃，是SiC陶瓷常見的液相燒結(jié)助劑，但由于Al3+易固溶進(jìn)SiC晶格，因此以該體系為燒結(jié)助劑時(shí)，SiC陶瓷的常溫?zé)釋?dǎo)率均小于200W·m-1·K-1。

Y，Sm，Sc，Gd和La等稀土元素不易溶于SiC晶格，且具有較高氧親和力，能有效降低SiC晶格氧含量，因此Y2O3-RE2O3(RE=Sm，Sc，Gd，La)體系是制備高導(dǎo)熱(>200W·m-1·K-1)SiC陶瓷的常用燒結(jié)助劑。以Y2O3-Sc2O3體系燒結(jié)助劑為例，Y3+與Si4+的離子偏差值較大，兩者不發(fā)生固溶，而1800~2600℃下Sc在純SiC中的溶解度較小，約為(2~3)×1017atoms·cm-3。

② 高溫?zé)崽幚?/p>

對(duì)SiC陶瓷進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，有利于消除晶格缺陷、位錯(cuò)和殘余應(yīng)力，促進(jìn)材料中部分非晶體向晶體的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，減弱聲子散射作用。此外，高溫?zé)崽幚砜捎行Т龠M(jìn)SiC晶粒生長(zhǎng)，Zui終提升材料的熱學(xué)性能，如SiC陶瓷經(jīng)1950℃高溫?zé)崽幚砗?，其熱擴(kuò)散系數(shù)由83.03mm2·s-1增加至89.50mm2·s-1，常溫?zé)釋?dǎo)率由180.94W·m-1·K-1增加至192.17W·m-1·K-1。高溫?zé)崽幚碛行Ц纳屏藷Y(jié)助劑對(duì)SiC表面及晶格的除氧能力，并使SiC晶粒間連接更緊密。經(jīng)高溫?zé)崽幚砗螅琒iC陶瓷的常溫?zé)釋?dǎo)率得到了明顯提升。