Carson a tha bàtaichean wafer ceirmeach SiC riatanach airson àmhainnean sgaoilidh is ocsaididh leth-sheoltairean

Mar a bhios pròiseasan saothrachaidh leth-chonnsachaidh a’ sìor atharrachadh a dh’ionnsaigh meudan wafer nas motha, buidseatan teirmeach nas teinne, agus fulangas locht nas ìsle, tha na stuthan a thathas a’ cleachdadh taobh a-staigh uidheamachd pròiseas àrd-teodhachd air fàs nas cudromaiche. Am measg nan stuthan consumichte agus phàirtean structarail sin, tha bàtaichean wafer ceirmeag silicon carbide (SiC) air nochdadh mar aon de na teicneòlasan comasachaidh as cudromaiche ann an siostaman fùirneis sgaoilidh is ocsaididh an latha an-diugh.

Ann an àrainneachdan saothrachaidh leth-chonnsachaidh adhartach, bidh buaidh dhìreach aca air cunbhalachd teirmeach, gineadh mìrean, sgaoileadh cuideam wafer, seasmhachd phròiseasan, agus mu dheireadh, toradh innealan.

Gu sònraichte ann an saothrachadh wafer 300mm, saothrachadh leth-chonnsachaidh cumhachd, agus cinneasachadh leth-chonnsachaidh treas ginealach, tha bàtaichean wafer ceirmeag silicon carbide gu luath a’ dol an àite siostaman giùlain traidiseanta stèidhichte air grianchloch air sgàth na feartan teirmeach is meacanaigeach nas fheàrr aca.

Dè a th’ ann am bàta wafer ceirmeag silicon carbide?

'S e structar giùlain uaifearan aig teòthachd àrd a th' ann am bàta uaifearan ceirmeag silicon carbide air a dhèanamh de cheirmeag adhartach stèidhichte air silicon carbide. 'S e a phrìomh adhbhar iomadh uaifearan leth-chonnsachaidh a chumail suas agus a ghiùlan gu sàbhailte tro shiostaman fùirneis dìreach no còmhnard rè obrachaidhean làimhseachaidh teas.

Ann am bàta wafer àbhaisteach tha iomadh sliotan wafer innleadaichte gu mionaideach a chaidh a dhealbhadh gus astar wafer a chumail fo smachd rè giullachd. A rèir an tagraidh, faodaidh an structar cuideachd giùlan taice, gàirdeanan cantilever, geoimeatraidhean leasaichte airson sruth-adhair, agus earrannan neartachaidh aotrom a chaidh a dhealbhadh gus mais teirmeach a lughdachadh.

Ann an siostaman fùirneis leth-chonnsachaidh, bidh bàtaichean wafer gu h-èifeachdach ag obair mar an eadar-aghaidh eadar na wafers agus an àrainneachd giollachd teirmeach. Mar a bhios tomhasan innealan a’ sìor fhàs nas lugha a dh’ionnsaigh nodan teicneòlais adhartach, faodaidh eadhon neo-sheasmhachd bheag taobh a-staigh structar taice na wafer buaidh a thoirt air ath-aithris pròiseas agus coileanadh lochdan.

Is e seo aon de na h-adhbharan gu bheil luchd-saothrachaidh àmhainnean adhartach a’ sìor fhàs a’ gabhail ri co-phàirtean ceirmeag silicon carbide àrd-ghlanachd an àite siostaman grianchloch leaghte traidiseanta.

An Dreuchdsann an Siostaman Fùirneis Sgaoilidh is Ocsaididh

Tha sgaoileadh agus ocsaidachadh fhathast am measg nam pròiseasan teirmeach as bunaitiche ann an saothrachadh leth-chonnsachaidh. Tha na pròiseasan seo air an cleachdadh gu farsaing airson gnìomhachadh dopant, fàs ocsaid teirmeach, annealing, sgaoileadh drive-in, agus cruthachadh dielectric.

Bidh teòthachd obrachaidh àbhaisteach eadar timcheall air 900°C agus 1200°C a rèir ceimigeachd a’ phròiseis agus riatanasan an inneil. Ann an cuid de thagraidhean inneal leth-sheoltachaidh cumhachd adhartach no SiC, faodaidh cearcallan teirmeach a bhith nas àirde na 1300°C.

Fo na cumhaichean seo, feumaidh am bàta wafer seasmhachd tomhasach a chumail suas thar chuairtean teirmeach leudaichte agus aig an aon àm a’ lughdachadh truailleadh agus a’ gleidheadh ​​​​astar cunbhalach eadar wafers.

Tha bàtaichean wafer grianchloch traidiseanta air a bhith gan cleachdadh o chionn fhada ann an àmhainnean sgaoilidh air sgàth an ìre àrd de ghlanachd agus an cosgais an ìre mhath ìosal. Ach, tha giùlan teirmeach an ìre mhath ìosal aig stuthan grianchloch - mar as trice timcheall air 1.4 W/m·K aig teòthachd an t-seòmair.

An coimeas ri sin, mar as trice bidh luachan giùlain teirmeach aig ceirmeag silicon carbide eadar 120 agus 200 W/m·K, a rèir a’ ghrèid agus a’ mhicro-structair.

Tha an diofar mòr seo a’ leasachadh cunbhalachd teòthachd gu mòr air feadh luchd an àmhainn.

Leigidh seoltachd teirmeach nas àirde le:

● Teasachadh nas co-ionnan de uaifearan

● Lùghdachadh air ìrean teirmeach

● Cunbhalachd nas fheàrr bho aon wafer gu wafer

● Cruinneachadh cuideam teirmeach nas ìsle

● Buaidhean oir nas lugha rè ocsaididh no sgaoileadh

Ann an saothrachadh leth-chonnsachaidh adhartach, far a bheil uinneagan pròiseis a’ sìor fhàs nas cumhang, bidh na leasachaidhean sin a’ toirt buaidh dhìreach air cunbhalachd film agus cunbhalachd coileanaidh dealain.

Bidh bàtaichean-uaifearan SiC cuideachd a’ toirt seachad cruas meacanaigeach mòran nas àirde an taca ri structaran grianchloch. Tha seo a’ sìor fhàs cudromach ann an siostaman fùirneis dhìreach a bhios a’ giullachd bhaidsean mòra de uaifearan 300 mm, far am faod fad a’ bhàta agus an luchd meacanaigeach a bhith cudromach.

Bidh lùghdachadh air deformachadh a’ cuideachadh le bhith a’ gleidheadh ​​​​astar mionaideach eadar na wafers agus giùlan sruthadh gas seasmhach tron ​​​​chearcall teirmeach.

Prìomh fheartan corporra bhàtaichean wafer ceirmeag silicon carbide

Tha fàs mòr-chòrdte bhàtaichean wafer silicon carbide sa mhòr-chuid mar thoradh air an cothlamadh sònraichte de fheartan teirmeach, meacanaigeach agus ceimigeach ceirmeag silicon carbide.

Prìomh fheartan corporra

Tha na feartan seo a’ comasachadh structaran ceirmeag silicon carbide seasmhachd tomhasach a chumail suas fo chearcall teirmeach fada, ach faodaidh co-phàirtean traidiseanta grianchloch tòiseachadh a’ bogachadh no a’ deformachadh.

Bidh stiffness àrd carbide silicon cuideachd a’ lughdachadh crith agus neo-sheasmhachd meacanaigeach rè luchdachadh is dì-luchdachadh wafers san àmhainn.

Prìomh Sheòrsaichean Stuthan airson Bàtaichean Wafer Silicon Carbide

Tha bàtaichean wafer silicon carbide an latha an-diugh air an dèanamh le bhith a’ cleachdadh measgachadh de theicneòlasan stuthan eadar-dhealaichte, gach fear air a bharrrachadh airson àrainneachdan pròiseas sònraichte agus riatanasan cosg-èifeachdais.

Tha carbide silicon ath-chriostalaichte (RSiC) air a chleachdadh gu farsaing ann an tagraidhean àmhainn àrd-teòthachd air sgàth a ghlanachd sàr-mhath agus a sheasmhachd teirmeach. Chan eil feum air meudan mòra de stuthan-taice sintering a chur ris a’ phròiseas saothrachaidh airson RSiC, a chuidicheas le bhith a’ lughdachadh cunnart truailleadh ann an àrainneachdan leth-chonnsachaidh.

Tha neart meacanaigeach nas àirde agus cosgaisean saothrachaidh nas ìsle aig carbide silicon ath-bhualadh-shintéirichte (RBSC no RBSiC). Ach, faodaidh silicon saor a tha air fhàgail san structar an aghaidh creimeadh aige a lùghdachadh ann an àrainneachdan pròiseas creimneach sònraichte.

Airson tagraidhean leth-chonnsachaidh adhartach, tha siostaman grafait còmhdaichte le silicon carbide CVD a’ sìor fhàs cumanta. Anns na structaran sin, tha an t-substrate grafait a’ toirt seachad taic meacanaigeach aotrom, agus tha an còmhdach silicon carbide tasgadh smùid ceimigeach àrd-ghlan (CVD) a’ cruthachadh an eadar-aghaidh pròiseis.

Tha ìrean gineadh mìrean glè ìosal agus purrachd air leth aig còmhdach silicon carbide CVD, gan dèanamh gu math tarraingeach airson saothrachadh loidsig adhartach agus leth-chonnsachaidh cumhachd. Ach, feumar smachd a chumail gu faiceallach air ionracas a’ chòmhdaich agus co-èifeachdan leudachaidh teirmeach mì-cho-fhreagarrach gus casg a chuir air sgàineadh no delamination rè cearcall teirmeach a-rithist is a-rithist.

Dùbhlain Choitcheann ann am Pròiseas

A dh’ aindeoin na buannachdan coileanaidh a tha an lùib bhàtaichean wafer ceirmeag silicon carbide, tha grunn dhùbhlain innleadaireachd fhathast romhpa ann an àrainneachdan saothrachaidh leth-chonnsachaidh.

Tha truailleadh mìrean fhathast mar aon de na cùisean as cudromaiche. Mar a bhios meudan innealan a’ crìonadh, tha call toraidh air adhbhrachadh le mìrean a’ sìor fhàs nas miosa. Faodaidh eadhon sprùilleach fo-mhicron mar thoradh air sgàinidhean beaga, dì-mhilleadh còmhdach, no milleadh uachdar lochdan marbhtach adhbhrachadh air wafers adhartach.

’S e dùbhlan eile a th’ ann a bhith a’ sgàineadh le cuideam teirmeach. Ged a tha seasmhachd teirmeach sàr-mhath aig carbide silicon, tha e fhathast na stuth ceirmeag caran brisg. Faodaidh teasachadh luath no neo-chunbhalachd teòthachd ionadail leantainn gu sgàinidhean aig oiseanan structarail, claisean wafer, no crois-rathaidean beam.

Faodaidh cearcall teirmeach fad-ùine leantainn gu deformachadh no snàgadh mean air mhean, gu h-àraidh ann am bàtaichean wafer mòra a thathas a’ cleachdadh ann an siostaman fùirneis dhìreach. Faodaidh eadhon atharrachaidhean beaga geoimeatrach an t-astar eadar wafers agus cunbhalachd sruthadh gas atharrachadh, agus mar sin a’ toirt buaidh air smachd tighead ocsaid agus cunbhalachd sgaoileadh dopant.

Tha dì-laminachadh còmhdach CVD na chùis earbsachd chudromach eile ann an siostaman SiC còmhdaichte. Leis gu bheil an t-substrate grafait agus an còmhdach SiC a’ nochdadh giùlan leudachaidh teirmeach eadar-dhealaichte, bidh rothaireachd teòthachd àrd a-rithist is a-rithist ag adhbhrachadh cruinneachadh cuideam aig an eadar-aghaidh.

Co-dhùnadh

Ann an siostaman fùirneis sgaoilidh is ocsaididh leth-chonnsachaidh, tha bàtaichean wafer ceirmeag silicon carbide a’ cluich pàirt chudromach ann a bhith a’ cumail seasmhachd teirmeach, a’ cumail smachd air truailleadh, agus a’ dèanamh cinnteach à cunbhalachd pròiseas fo chumhachan obrachaidh air leth cruaidh. Tha an giùlan teirmeach àrd, an cruas meacanaigeach sàr-mhath, an aghaidh teòthachd àrd, agus an seasmhachd cheimigeach gan dèanamh nas riatanach ann an saothrachadh leth-chonnsachaidh adhartach.

Mar a bhios teicneòlasan pròiseas leth-chonnsachaidh a’ sìor atharrachadh, a’ sìor fhàs iom-fhillte, agus riatanasan smachd lochdan a’ sìor fhàs nas teinne, cha bhith cudromachd shiostaman giùlain wafer ceirmeag adhartach ach a’ sìor dhol am meud. Ann an factaraidhean an latha an-diugh, faodar mòran dhùbhlain co-cheangailte ri smachd mìrean, cunbhalachd teirmeach, agus earbsachd a lorg air ais chun eadar-chluiche eadar giùlan rothaireachd teirmeach, seasmhachd stuthan, agus dealbhadh siostam giùlain wafer.

Mar thoradh air an sin, tha bàtaichean wafer ceirmeag silicon carbide ag atharrachadh gu luath bho bhith nan bathar-cruaidh àmhainn taiceil gu bhith nan co-phàirtean deatamach airson saothrachadh leth-chonnsachaidh an ath ghinealaich.