고객의 요구에 맞는 이란 SiC 제품 살펴보기

까다로운 산업 분야에서 성능, 효율성, 내구성을 끊임없이 추구하는 가운데 맞춤형 실리콘 카바이드(SiC) 제품은 필수적인 소재로 부상했습니다. 반도체 제조의 미세한 복잡성부터 항공우주 및 원자력 에너지의 극한 환경까지, SiC는 기존 소재와는 비교할 수 없는 독보적인 특성 조합을 제공합니다. 이 블로그 게시물에서는 다양한 응용 분야, 맞춤형 솔루션의 장점, 중요한 설계 고려 사항, 중요한 작업에 이상적인 부품을 확보하는 방법을 살펴보면서 맞춤형 SiC의 세계를 자세히 살펴봅니다.

맞춤형 실리콘 카바이드 제품이란 무엇이며 왜 필수적인가요?

맞춤형 실리콘 카바이드 제품은 특정 애플리케이션의 고유한 사양 및 성능 요구 사항을 충족하도록 특별히 설계 및 제작된 SiC로 제조된 엔지니어링 부품 및 장비를 말합니다. 실리콘과 탄소의 화합물인 SiC는 다음과 같은 뛰어난 재료 특성으로 유명합니다:

• 극도의 경도: 다이아몬드에 이어 두 번째로 뛰어난 내마모성을 제공합니다.
• 높은 열전도율: 전자제품의 열 관리에 중요한 열을 효율적으로 방출합니다.
• 뛰어난 내열 충격성: 급격한 온도 변화에도 성능 저하 없이 견딜 수 있습니다.
• 화학적 불활성: 산, 알칼리 및 부식성 환경에 대한 내성이 강합니다.
• 고온 강도: 금속이 고장 나는 고온에서도 기계적 무결성을 유지합니다.
• 낮은 열팽창: 온도 변동에 따른 치수 안정성을 보장합니다.
• 반도체 속성: 고전력 및 고주파 전자 장치에 필수적입니다.

이러한 특성으로 인해 맞춤형 SiC는 열악한 작동 조건에서 성능과 수명의 한계를 뛰어넘고자 하는 산업에 필수적인 소재가 되었습니다. 기성 부품과 달리 맞춤형 SiC 솔루션은 복잡한 시스템에 원활하게 통합되도록 정밀하게 설계되어 기능을 최적화하고 작동 수명을 연장합니다.

산업 전반의 탄화규소 주요 응용 분야

실리콘 카바이드의 다용도성 덕분에 다양한 산업 분야에서 혁신과 신뢰성을 위한 기초 재료로 사용됩니다. 실리콘 카바이드의 다양한 응용 분야를 살펴보세요:

산업	주요 SiC 응용 분야	혜택 하이라이트
반도체 제조	웨이퍼 캐리어, 퍼니스 구성품, 서셉터, 공정 튜브, 고주파 장치, 전력 모듈	고순도, 열 안정성, 고급 칩 제조 및 전력 관리를 위한 우수한 전기적 특성.
자동차 회사	EV 인버터, 온보드 충전기, DC-DC 컨버터, 제동 시스템, 베어링 부품	전기 자동차 및 고성능 자동차의 효율성 향상, 무게 감소, 열 관리 강화.
항공우주 기업	노즐, 터빈 부품, 열교환기, 거울 기판, 우주선 구조물	중요한 항공우주 시스템을 위한 경량, 고온 강도, 열충격 저항성.
전력 전자 제조업체	파워 다이오드, MOSFET, IGBT, 고전압 스위칭 디바이스	더 높은 항복 전압, 더 빠른 스위칭 속도, 더 낮은 전력 손실로 효율적인 전력 변환이 가능합니다.
재생 에너지 기업	태양광 인버터, 풍력 터빈 컨버터, 전력망 구성 요소	에너지 변환 및 분배 시스템의 효율성과 안정성이 향상됩니다.
야금 회사	도가니, 용광로 라이닝, 가마 가구, 열처리 부품	극한의 온도 저항성, 비습윤성, 고온 처리 시 긴 사용 수명.
방위 계약업체	경량 장갑, 미사일 부품, 고온 센서	뛰어난 탄도 보호, 열 안정성, 기계적 강도로 방위 산업 분야에 적합합니다.
화학 처리 회사	열교환기 튜브, 펌프 씰, 밸브 구성품, 부식성 매체용 노즐	독한 화학적 환경에서도 탁월한 화학적 불활성 및 내식성을 제공합니다.
LED 제조업체	고휘도 LED용 기판	높은 열전도율과 결정 격자가 일치하여 효율적인 발광이 가능합니다.
산업 장비 제조업체	베어링, 씰, 연삭 매체, 마모 플레이트, 퍼니스 롤러	까다로운 산업 기계를 위한 뛰어난 내마모성, 높은 강성 및 열 안정성을 제공합니다.
통신 회사	고주파 RF 디바이스, 마이크로파 부품	고급 통신 시스템을 위한 뛰어난 전기적 특성 및 열 관리.
석유 및 가스 회사	연마성 슬러리 및 부식성 유체용 펌프 구성품, 씰, 노즐	열악한 드릴링 및 가공 환경에서 극한의 내마모성 및 내식성을 제공합니다.	의료 기기 제조업체	수술 기구, 임플란트(연구 중), 고온 멸균 장비	생체 적합성(특정 형태), 높은 경도 및 내화학성.
철도 운송 회사	고속 열차용 트랙션 인버터, 제동 시스템, 전력 모듈	철도 시스템의 효율성 향상, 유지보수 감소, 성능 향상.
원자력 에너지 기업	고급 원자로의 연료 피복재, 구조 부품, 열교환기	높은 중성자 방사 저항성, 탁월한 열 안정성, 극한 환경에서의 기계적 무결성.

맞춤형 실리콘 카바이드를 선택해야 하는 이유는?

표준 SiC 부품을 사용할 수 있지만, 이 소재의 진정한 힘은 맞춤화를 통해 발휘됩니다. 맞춤형 실리콘 카바이드 제품을 선택하면 기술 구매자, 조달 관리자 및 엔지니어에게 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다:

• 최적화된 성능: 맞춤형 설계를 통해 구성 요소가 애플리케이션의 특정 열, 기계 및 화학적 요구 사항에 완벽하게 부합하도록 하여 효율성과 수명을 극대화합니다.
• 문제 해결: 커스터마이징을 통해 고유한 형상과 기능을 생성하여 복잡한 엔지니어링 문제를 해결할 수 있으며, 표준 재료나 디자인으로는 불가능한 솔루션을 구현할 수 있는 경우가 많습니다.
• 어셈블리 복잡성 감소: 통합 설계는 여러 기능을 단일 SiC 부품에 결합하여 조립을 간소화하고 부품 수를 줄이며 전체 시스템 비용을 낮출 수 있습니다.
• 향상된 신뢰성: 최적화된 재료 특성으로 정밀하게 제조된 부품은 까다로운 환경에서도 예측 가능성과 신뢰성을 높여줍니다.
• 경쟁 우위: 맞춤형 SiC를 활용하면 획기적인 제품 설계로 이어져 최종 제품의 성능, 효율성, 내구성을 향상시킬 수 있습니다.

권장 SiC 등급 및 조성

실리콘 카바이드는 단일한 소재가 아니며, 특정 용도에 맞는 고유한 특성을 가진 다양한 형태로 존재합니다. 이러한 등급을 이해하는 것은 다음과 같은 경우에 매우 중요합니다 맞춤형 실리콘 카바이드 부품:

• 반응 소결 탄화규소(RBSC): 다공성 탄소 프리폼에 용융 실리콘을 침투시켜 생산합니다. 이 공정을 통해 기계적 특성이 우수하고 열전도율이 높으며 산화에 대한 저항성이 뛰어난 소재가 탄생합니다. 가마 가구, 분사 노즐, 마모 부품과 같이 크고 복잡한 형상 및 높은 강도와 내마모성이 요구되는 응용 분야에 주로 사용됩니다.
• 소결 탄화규소(SSC): 소량의 비산화물 첨가제와 함께 미세한 SiC 분말을 고온에서 소결하여 형성됩니다. SSC는 매우 높은 순도, 뛰어난 경도, 우수한 내화학성 및 우수한 내열충격성을 제공합니다. 반도체 처리 장비, 기계식 씰 및 방탄복에 이상적입니다.
• 질화물 결합 실리콘 카바이드(NBSC): 실리콘 분말과 질화규소를 질소 분위기에서 탄소와 반응시켜 제조합니다. NBSC는 강도가 우수하고 열충격 저항성이 높으며 용융 금속에 대한 저항성이 뛰어납니다. 일반적으로 야금 분야의 가마 가구, 슈라우드 및 롤러에 사용됩니다.
• 화학 기상 증착(CVD) SiC: CVD 공정을 통해 생성된 매우 높은 순도의 이론적 밀도 SiC입니다. CVD SiC는 고순도, 미세 입자 구조 및 우수한 광학적 특성으로 잘 알려져 있습니다. 초고순도와 정밀도가 가장 중요한 반도체 웨이퍼 캐리어, 광학 미러 기판 및 항공우주 부품에 자주 사용됩니다.

맞춤형 SiC 제품 설계를 위한 고려 사항

실리콘 카바이드로 설계하려면 고유의 경도와 취성으로 인해 고유한 접근 방식이 필요합니다. 처음부터 적절하게 설계하면 제조 비용과 리드 타임을 크게 줄이는 동시에 최적의 성능을 보장할 수 있습니다. 주요 고려 사항은 다음과 같습니다:

• 형상 제한: 가공 또는 사용 중 응력이 집중될 수 있는 날카로운 모서리, 얇은 벽, 단면의 급격한 변화는 피하세요. 가능하면 반경을 포함해야 합니다.
• 벽 두께: 가공 중 차동 냉각과 균열을 방지하기 위해 균일한 벽 두께를 목표로 합니다. 최소 벽 두께는 SiC 등급과 제조 공정에 따라 다르지만 일반적으로 대부분의 애플리케이션에서 1mm에서 3mm 범위입니다.
• 달성 가능한 최소 벽 두께는 SiC 등급과 전체 부품 크기에 따라 다릅니다. 열 질량 또는 가스 흐름과 같은 기능적 요구 사항과 구조적 무결성의 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 작동 중 잠재적인 응력 지점을 파악하고 하중이 고르게 분산되도록 부품을 설계하세요. 설계를 최적화하기 위해 유한 요소 분석(FEA)을 사용하는 경우가 많습니다.
• 장착 및 결합: SiC 부품을 시스템의 다른 부품에 어떻게 장착하거나 결합할지 고려합니다. 기계적 고정 또는 브레이징을 위한 설계 기능으로 적절한 응력 분포를 보장합니다.
• 허용 오차 및 기능: 다양한 SiC 등급에 대한 제조 역량을 이해합니다. 매우 엄격한 허용 오차나 복잡한 기능을 구현하려면 후처리가 필요한 경우가 많으므로 비용이 증가합니다.

공차, 표면 마감 및 치수 정확도

SiC 부품의 달성 가능한 공차 및 표면 마감은 재료 등급, 부품 크기 및 제조 공정에 따라 크게 달라집니다. 일반적으로

• 소성된 상태의 공차: 반응 결합 및 질화물 결합 SiC의 경우, 소성 공차는 치수의 약 $pm 0.5%$ ~ $pm 1%$이며 최소 $pm 0.1 text{ mm}$가 될 수 있습니다. 소결 SiC는 수축률이 높기 때문에 정밀한 치수를 위해 더 엄격한 제어가 필요한 경우가 많습니다.
• 소결 또는 반응된 상태로 사용할 수 높은 정밀도가 필요한 애플리케이션의 경우, SiC 부품을 $pm 0.005 text{ mm}$의 엄격한 공차 또는 특정 기능의 경우 더 미세한 공차로 정밀 연마할 수 있습니다.
• 표면 마감: 소성된 표면은 일반적으로 무광택 또는 약간 질감이 있는 마감 처리를 합니다. 매끄럽고 마찰이 적거나 밀봉된 표면의 경우 연삭, 래핑, 연마를 통해 표면 거칠기(Ra) 값을 $0.1 text{ text{µm}}$ 이상으로 낮출 수 있습니다.
• 치수 정확도: 매우 복잡한 형상이나 매우 큰 부품은 광범위한 후처리 없이 극도의 치수 정확도를 유지하는 데 어려움이 있을 수 있습니다. 달성 가능한 사양을 정의하려면 SiC 공급업체와의 협업이 중요합니다.

SiC 부품의 후처리 요구 사항

SiC는 뛰어난 특성을 제공하지만 특정 애플리케이션에서는 성능 향상, 더 엄격한 허용 오차 달성 또는 다른 소재와의 통합을 위해 후처리 단계가 필요할 수 있습니다:

• 연삭: 다이아몬드 연삭은 경도가 매우 높기 때문에 SiC 부품에 정밀한 치수를 형성하고 달성하기 위한 주요 방법입니다.
• 래핑 및 연마: 매우 매끄러운 표면을 구현하는 데 사용되며, 밀봉 애플리케이션, 광학 부품 또는 베어링 표면의 마찰을 줄이는 데 중요합니다.
• 봉인: 반응 결합 또는 질화물 결합 SiC와 같은 다공성 SiC 등급의 경우, 불투과성을 개선하거나 가스 누출을 방지하기 위해 밀봉(예: 실리콘 침투 또는 코팅)이 필요할 수 있습니다.
• 코팅: 특정 코팅을 적용하여 내산화성, 내식성 등의 특성을 향상시키거나 전기 절연성을 제공할 수 있습니다.
• 브레이징/접합: SiC는 액티브 브레이징 합금을 사용하여 다른 세라믹이나 금속에 성공적으로 브레이징하여 복잡한 어셈블리를 위한 견고하고 밀폐된 조인트를 만들 수 있습니다.

일반적인 문제와 이를 극복하는 방법

매우 유리하지만 실리콘 카바이드로 작업하는 데에는 고유한 어려움이 있습니다:

• 취성: 대부분의 세라믹과 마찬가지로 SiC는 깨지기 쉬우며 인장 응력이나 충격에 의해 파손되기 쉽습니다. 이는 적절한 설계(응력 집중 방지), 신중한 취급, 때로는 더 단단한 SiC 등급을 통합하여 완화할 수 있습니다.
• 기계 가공 복잡성: SiC는 경도가 매우 높기 때문에 가공이 까다롭고 비용이 많이 듭니다. 따라서 다이아몬드 연삭이 필수적이며, 복잡한 가공 작업을 최소화할 수 있도록 제조 가능성을 고려한 설계가 필요합니다.
• 열 충격(극단적인 경우): 일반적으로 양호하지만 설계 한계를 넘어서는 극단적이고 빠른 열 순환은 여전히 열 충격을 유발할 수 있습니다. 소재 선택(예: 전도성이 높은 SSC)과 신중한 열 설계를 통해 이러한 위험을 줄일 수 있습니다.
• 비용: SiC 부품은 기존 금속 부품보다 더 비쌀 수 있습니다. 하지만 수명이 길고 성능이 우수하며 다운타임이 줄어들어 장기적으로 총소유비용이 절감되는 경우가 많습니다.

올바른 SiC 공급업체를 선택하는 방법

맞춤형 실리콘 카바이드 제품에 적합한 공급업체를 선택하는 것이 성공의 가장 중요한 요소입니다. 파트너를 찾아보세요:

• 기술 전문 지식: SiC 재료와 그 특성, 제조 공정에 대한 깊은 이해가 있어야 합니다. 재료 선택 및 설계 최적화에 대한 조언을 제공할 수 있어야 합니다.
• 머티리얼 옵션: 다양한 SiC 등급(RBSC, SSC, NBSC, CVD SiC)을 통해 애플리케이션에 가장 적합한 제품을 선택할 수 있습니다.
• 고급 제조 기능: 성형, 소결 및 정밀 가공(다이아몬드 연삭, 랩핑, 연마)을 위한 최첨단 시설.
• 품질 관리 및 인증: 강력한 품질 관리 시스템(예: ISO 9001) 및 자재 인증 및 검사 보고서를 제공할 수 있는 능력.
• 업계에서의 경험: 특정 산업에 SiC 부품을 공급한 입증된 실적을 통해 고객의 고유한 과제와 요구 사항을 이해하고 있음을 입증합니다.
• 협업적 접근 방식: 컨셉부터 최종 제품까지 엔지니어링 팀과 긴밀히 협력하여 제조 가능성을 위한 설계(DFM) 지원을 제공할 의지가 있어야 합니다.

공급업체를 고려할 때 SiC 제조의 글로벌 환경에 주목할 필요가 있습니다. 예를 들어, 중국 실리콘 카바이드 맞춤형 부품 제조의 허브는 중국 웨이팡시에 위치해 있습니다. 이 지역에는 다양한 규모의 40개 이상의 실리콘 카바이드 생산 기업이 있으며, 중국 전체 실리콘 카바이드 생산량의 80% 이상을 총체적으로 차지하고 있습니다.

시카브 테크는 2015년부터 실리콘 카바이드 생산 기술을 도입하고 구현하면서 이러한 성장에 중요한 역할을 해왔습니다. 우리는 현지 기업이 제품 공정에서 대규모 생산과 기술 발전을 달성하도록 지원하여 현지 탄화규소 산업의 출현과 지속적인 발전을 목격했습니다. 우리 회사인 Sicarb Tech는 중국과학원 국가기술이전센터와 긴밀히 협력하는 기업가 공원인 중국과학원(웨이팡) 혁신단지에 소속되어 있습니다. 국가 차원의 혁신 및 창업 서비스 플랫폼으로서 혁신, 창업, 기술이전, 벤처 캐피탈, 인큐베이션, 액셀러레이션, 과학 기술 서비스를 통합하고 있습니다.

시카브 테크는 중국과학원의 탄탄한 과학, 기술 역량과 인재 풀을 활용합니다. 중국과학원 국가기술이전센터의 지원을 받아 과학 기술 성과의 이전 및 상용화에 있어 중요한 요소의 통합과 협업을 촉진하는 가교 역할을 하고 있습니다. 또한 기술 이전 및 전환 과정의 전 스펙트럼을 아우르는 포괄적인 서비스 생태계를 구축하여 중국 내에서 더욱 안정적인 품질과 공급을 보장합니다.

당사는 실리콘 카바이드 제품의 맞춤형 생산을 전문으로 하는 국내 최고 수준의 전문 팀을 보유하고 있습니다. 당사의 지원 아래 417개 이상의 국내 기업이 당사의 기술 혜택을 받았습니다. 재료, 공정, 설계, 측정 및 평가 기술과 같은 다양한 기술과 함께 재료에서 제품에 이르는 통합 프로세스를 제공합니다. 이를 통해 다양한 맞춤형 요구 사항을 충족하고 중국에서 고품질의 비용 경쟁력 있는 맞춤형 실리콘 카바이드 부품을 제공할 수 있습니다.

또한 귀하의 국가에서 전문 실리콘 카바이드 제품 제조 공장을 건설해야 하는 경우, 시카브 테크는 공장 설계, 특수 장비 조달, 설치 및 시운전, 시험 생산을 포함한 모든 서비스(턴키 프로젝트)와 함께 전문 실리콘 카바이드 생산을 위한 기술 이전을 제공할 수 있습니다. 이를 통해 보다 효과적인 투자, 안정적인 기술 전환 및 보장된 투입 대비 산출 비율을 보장하면서 전문 실리콘 카바이드 제품 제조 공장을 소유할 수 있습니다. 자세한 내용은 다음을 방문하세요 사례 페이지 또는 문의하기.

비용 동인 및 리드 타임 고려 사항

맞춤형 실리콘 카바이드 제품의 비용과 리드 타임에는 여러 가지 요인이 영향을 미칩니다:

• 소재 등급: CVD SiC 또는 고도로 엔지니어링된 SSC와 같은 고순도 등급은 반응 결합된 SiC보다 더 비쌀 수 있습니다.
• 부품 복잡성: 복잡한 형상, 엄격한 공차, 수많은 피처는 고급 가공이 필요하고 처리 시간이 길어져 비용이 증가합니다.
• 볼륨: 대부분의 공산품과 마찬가지로 생산량이 많을수록 규모의 경제로 인해 단위당 비용이 낮아지는 것이 일반적입니다.
• 크기와 무게: 부품이 크고 무거울수록 더 많은 원자재와 처리 시간이 필요합니다.
• 후처리: 광범위한 연마, 랩핑, 연마 또는 코팅은 비용과 리드 타임을 모두 증가시킵니다.
• 공급업체의 생산 일정: 선택한 공급업체의 현재 작업량에 따라 리드 타임에 영향을 미칠 수 있습니다.

선택한 SiC 공급업체와의 초기 참여는 비용 효율성을 위해 설계를 최적화하고 정확한 리드 타임 예측을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다 맞춤형 세라믹 솔루션.

자주 묻는 질문(FAQ)

Q1: 실리콘 카바이드는 전기 전도성이 있나요?

A1: 실리콘 카바이드는 반도체 특성을 나타냅니다. 일부 등급은 전기 전도성을 갖도록 설계할 수 있지만(예: 히터 소자), 많은 SiC 제품은 고온 또는 고전압 애플리케이션에서 절연 특성으로 사용됩니다. 특정 전도도는 재료의 도핑 및 가공에 따라 달라집니다.

Q2: 탄화규소의 최대 작동 온도는 얼마인가요?

A2: 실리콘 카바이드는 산화 환경에서 1600°C(2912°F)를 초과하는 매우 높은 온도에서 작동할 수 있으며, 불활성 환경에서는 그보다 더 높은 온도에서도 작동할 수 있습니다. 정확한 최대 온도는 특정 SiC 등급과 적용 조건에 따라 다릅니다.

Q3: 실리콘 카바이드가 손상된 경우 수리할 수 있나요?

A3: 실리콘 카바이드는 경도가 매우 높고 화학적 불활성이기 때문에 용접과 같은 기존의 수리 방법은 적용되지 않습니다. 경미한 칩이나 균열은 연마로 해결할 수 있지만, 심각한 손상은 일반적으로 부품을 교체해야 합니다.

결론

맞춤형 실리콘 카바이드 제품은 첨단 소재 엔지니어링의 최전선에서 가장 까다로운 산업 환경을 위한 탁월한 솔루션을 제공합니다. 열적, 기계적, 화학적 특성의 독특한 조합으로 반도체와 항공우주에서 전력 전자 및 원자력에 이르기까지 다양한 분야에서 필수 불가결한 소재입니다. 엔지니어와 조달 관리자는 다양한 SiC 등급을 이해하고, 사려 깊은 설계 고려 사항을 수용하며, 기술적으로 유능하고 신뢰할 수 있는 공급업체와 협력함으로써 이 놀라운 소재의 잠재력을 최대한 활용할 수 있습니다. 맞춤형 SiC 부품에 투자하는 것은 성능 향상, 수명 연장, 핵심 애플리케이션의 경쟁 우위 확보에 대한 투자입니다.