氮化硅陶瓷在新能源汽车领域的应用
氮化硅具有高弯曲强度、高断裂韧性等优异性能，良好的抗蠕变性、高硬度、高耐磨性。它被认为是最好的——
结构陶瓷家族中的高性能材料。作为快速增长、技术不断创新的战略性新兴产业，新能源汽车领域对陶瓷零部件的需求不断增加，氮化硅发挥着多重重要作用。
首先，氮化硅轴承是被称为的关键组件"筹码"机械工业的。它们主要用于支撑旋转机械并降低摩擦系数，确保精确的旋转性能。氮化硅密度约为轴承钢的42%，弹性模量高达320 GPa，抗拉强度达1600 MPa，抗压强度高达3600 MPa。此外，其机械性能在900°C以下几乎保持不变，使其成为滚动轴承滚动体的理想材料。目前，使用的轴承氮化硅球由于滚动体已成为全球最受欢迎、高性能且广泛使用的先进陶瓷轴承。在新能源汽车领域，采用氮化硅轴承主要是由以下几个原因驱动：
1、电机轴承要求材料密度低、耐磨性较高，以适应
更高的速度。
2、电机产生的交变电流引起周围电磁场的变化，要求良好的绝缘性能，以减少轴承放电引起的腐蚀。
3. 轴承滚珠需要具有光滑的表面和最小的磨损。陶瓷球由于密度低、硬度高、耐磨性优异，非常适合高速旋转工况。它们在高温、强磁、高真空环境下尤其具有不可替代性。在新能源汽车领域，陶瓷轴承已逐渐取代钢球轴承。
第二，氮化硅陶瓷基板陶瓷板是通过烧结制成的氮化硅粉末
含有少量氧化物和稀土材料。这些基材表现出优异的综合性能和可靠性，包括高导热率、高机械强度、低热膨胀系数、抗氧化、抗热腐蚀、低介电损耗和低摩擦系数。氮化硅陶瓷具有极高的理论导热系数（约400 W/(m·K)) 和低热膨胀系数（约 3.0x10-6℃），使其与 Si、SiC 和 GaAs 等材料兼容。因此，高强度、高导热性氮化硅基板满足汽车电子功率器件模块封装的高温、大功率、高散热、高可靠性要求。有人认为，氮化硅陶瓷基板相对于氧化铝陶瓷基板、氮化铝陶瓷基板来说是升级产品。目前氮化硅衬底主要用于Si IGBT和SiC MOSFET的封装，具体应用如下：
1、对于汽车级IGBT来说，散热效率远高于工业级。逆变器内部温度极高，还需要考虑强烈振动条件。汽车级IGBT的性能要求远远超过工业级。氮化硅基板非常适合汽车级IGBT封装，能够适应高温高压工作环境，有效散发供电系统产生的高热，保护芯片正常工作，延长使用寿命电子设备的寿命。
2、对于SiC MOSFET，在新能源汽车核心电机驱动中采用SiC MOSFET器件，相比传统Si IGBT可增加5%~10%的续航里程。 SiC MOSFET芯片面积小，散热要求高。氮化硅陶瓷基板具有优异的散热能力和高可靠性，几乎成为SiC MOSFET在新能源汽车领域主要应用的必然选择。例如，特斯拉 Model 3 大量采用氮化硅陶瓷基板来解决 SiC MOSFET 器件的散热问题。
综上所述，氮化硅陶瓷在新能源汽车领域的两个主要应用方向是氮化硅轴承和高导热氮化硅基板。氮化硅轴承表现出优异的机械性能和耐磨性，使其适合高速旋转和恶劣的工作条件，已广泛应用于新能源汽车的电机系统中。氮化硅陶瓷基板具有高导热率和机械强度，满足汽车电子功率器件模块高温、大功率、高散热、高可靠性的要求，广泛应用于Si IGBT和SiC MOSFET的封装。这些应用有助于新能源汽车的发展，提高其性能和可靠性。
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