Технологияның дамуымен оптоэлектроника өнеркәсібі, әсіресе жарық диоды (жарық шығаратын диод) технологиясы, қазіргі қоғамның жарықтандыру, дисплей және байланыс жүйелерінің маңызды бөлігіне айналды. Жарық диодтарын өндіру процесі бірнеше маңызды кезеңдерді қамтиды, олардың ішінде ою чиптің өнімділігі мен сапасын қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Жоғары тиімділік пен ұсақ өңдеуге деген сұраныс артқан сайын, оюға арналған материалдарды таңдау жалпы процеске айтарлықтай әсер етеді. Осыған байланысты, инновациялық тасымалдаушы материал ретінде кремний карбиді (SiC) жарық диодтарын оюда қолдану үшін кеңінен назар аударды.
Бұл мақалада кремний карбиді тасымалдаушы пластиналарын қолдануға арналған.Жарықдиодты ою процесі, олардың артықшылықтарын, сипаттамаларын және бұл материалдың жарықдиодты өндіріс процесін қалай оңтайландыратынын талдау.
I. Жарықдиодты ою процесіне шолу
Жарықдиодты өндіріс процесінде ою жартылай өткізгіш субстратта ұсақ микроқұрылымдарды жасау үшін қолданылатын әдісті білдіреді, осылайша қажетті оптикалық және электрлік қасиеттерге қол жеткізіледі. Ою процесінің дәлдігі мен сапасы жарықтықты, түс температурасын және қуат тиімділігін қоса алғанда, жарықдиодты чиптердің жұмысына тікелей әсер етеді.
Оюды құрғақ және дымқыл ою деп бөлуге болады. Құрғақ ою ою үшін плазмалық немесе лазерлік құралдарды пайдалануды қамтиды және әдетте жоғары дәлдіктегі және жоғары селективті қолданбалар үшін қолданылады. Екінші жағынан, дымқыл ою материалды ою үшін химиялық ерітінділерді пайдаланады және әдетте кең көлемді өңдеу үшін қолданылады. Ою түріне қарамастан, тасымалдаушы пластина материалын таңдау ою нәтижелеріне және чиптің соңғы сапасына айтарлықтай әсер етеді.
II. Кремний карбидіне (SiC) кіріспе
Кремний карбиді (SiC)кремний (Si) және көміртектен (C) тұратын қосылыс материалы. Оның көптеген тамаша физикалық және химиялық қасиеттері бар, бұл оны жоғары температуралы, жоғары қуатты және жоғары жиілікті қолданбаларға жарамды етеді. SiC - кең жолақты жартылай өткізгіш, яғни ол жоғары кернеу мен жоғары жиілік сияқты қатал жағдайларда тиімді жұмыс істей алады.
SiC негізгі сипаттамаларына мыналар жатады:
1. Жоғары жылу өткізгіштікSiC жылу өткізгіштігі 120-170 Вт/м·К құрайды, бұл дәстүрлі кремний (Si) материалдарына қарағанда әлдеқайда жоғары. Бұл SiC-ге жоғары қуатты қолданбаларда тұрақтылықты сақтай отырып, жылуды тиімді түрде таратуға мүмкіндік береді.
2. Жоғары температураға төзімділікSiC өнімділігін жоғалтпай өте жоғары температураға (1000°C-тан жоғары) төтеп бере алады, бұл оны жоғары температуралы орталар үшін өте қолайлы етеді.
3. Өте жақсы химиялық тұрақтылықSiC көптеген химиялық реакцияларға төзімді, коррозияға төзімділігі жоғары.
4. Кең жолақ аралығыSiC кең өткізу жолағы оның жоғары вольтты және жоғары жиілікті жағдайларда тиімді жұмыс істеуіне мүмкіндік береді, бұл оны әртүрлі озық технологияларға жарамды етеді.
Бұл қасиеттер SiC-ті жарықдиодты өндірісте, әсіресе ою процесінде қолдануға арналған перспективалы материал етеді.
III. Жарықдиодты оюдағы кремний карбиді тасымалдаушы пластиналардың артықшылықтары
1.Жоғары температураға төзімділік
Жарықдиодты ою процесінде, әсіресе құрғақ ою кезінде, тасымалдаушы пластина плазма немесе лазер энергиясына байланысты жоғары температураға ұшырайды. Кремний (Si) немесе кварц (SiO₂) сияқты дәстүрлі материалдар құрылымдық тұрақтылықты жоғалтуы немесе термиялық кеңеюге ұшырауы мүмкін, бұл дәлдіктің төмендеуіне әкеледі. Жоғары температураға төзімділігі жоғары кремний карбиді жоғары температуралы ортада деформациясыз немесе зақымдалмай тұрақтылықты сақтай алады, бұл ою процесінің дәлдігін қамтамасыз етеді.
2.Жылулық басқаруды жақсарту
Жарықдиодты өндірісте жылуды басқару маңызды мәселе болып табылады. Жоғары қуатты жарықдиодты чиптер жұмыс кезінде айтарлықтай жылу шығарады, егер дұрыс таратылмаса, ол чиптің жұмысына кері әсер етуі мүмкін. SiC жоғары жылу өткізгіштігі жарықдиодты чиптен жылуды тиімді түрде өткізіп, оны қоршаған ортаға таратады, бұл тек өңдеу процесінде жылулық әсерлерді оңтайландырып қана қоймай, сонымен қатар жарықдиодтың жалпы өнімділігі мен қызмет ету мерзімін жақсартады.
3.Ластануды азайту және дәлдікті жақсарту
Жарықдиодты ою процесі кезінде тасымалдаушы пластинаның материалы коррозиялық ою сұйықтықтарымен немесе газдарымен реакциялардан аулақ болу үшін тамаша химиялық тұрақтылыққа ие болуы керек, бұл ластануды тудыруы немесе оюдың дәлдігіне әсер етуі мүмкін. SiC-тің көптеген коррозиялық химиялық заттарға төзімділігі оған қатал химиялық ортада ұзақ мерзімді тұрақтылықты сақтауға мүмкіндік береді. Бұл ою процесінің дәл және тұрақты болуын қамтамасыз етеді, сонымен қатар жарықдиодтың жұмысына кері әсер етуі мүмкін жағымсыз химиялық реакциялардан аулақ болады.
4.Ою қалдықтарының минималды мөлшері
Дәстүрлі тасымалдаушы пластина материалдары ою агенттерімен әрекеттесіп, кетіру қиын қалдықтар қалдыруы мүмкін, бұл ою сапасына кері әсерін тигізіп, жарықдиодты чиптердің жұмысына кері әсер етуі мүмкін. SiC, химиялық инерттілігіне байланысты, мұндай қалдықтардың пайда болуын тиімді түрде болдырмайды, бұл өнімділіктің жоғарылауына және соңғы өнімнің сенімділігінің артуына әкеледі.
5.Беріктік және жоғары тұрақтылық
Кремний карбиді тек тамаша физикалық қасиеттерді ғана емес, сонымен қатар ұзақ қызмет ету мерзімін де көрсетеді. Басқа материалдармен салыстырғанда, SiC уақыт өте келе шаршауға, қартаюға немесе тозуға аз бейім, бұл техникалық қызмет көрсету шығындарын және ауыстыру жиілігін азайтады. Бұл өндіріс желісінің жалпы тұрақтылығын арттырады.
IV. Жарықдиодты оюдағы SiC тасымалдаушы пластиналарына қатысты қиындықтар мен шешімдер
SiC жарықдиодты оюда көптеген артықшылықтар ұсынғанымен, кейбір қиындықтар бар. Біріншіден, SiC-ті өңдеу оның жоғары қаттылығы мен сынғыштығына байланысты салыстырмалы түрде қиын. Материалдың зақымдалуын болдырмау үшін кесу және жылтырату кезінде ерекше сақтық таныту қажет. Екіншіден, SiC тасымалдаушы пластиналарының құны дәстүрлі материалдармен салыстырғанда жоғары, бұл жарықдиодты өндірістің жалпы құнын арттыруы мүмкін.
Осы қиындықтарды шешу үшін зерттеушілер мен инженерлер SiC материалдарын өндіру процестерін жетілдіру және өндіріс шығындарын азайту және тиімділікті арттыру үшін жаңа өңдеу технологияларын зерттеу үстінде. Мысалы, кристалды өсіру процесін оңтайландыру және озық кесу әдістерін қолдану SiC тасымалдаушы пластиналарының құнын тиімді түрде төмендетуі мүмкін. Сонымен қатар, инновациялық беттік жабын технологиялары SiC-тің беріктігі мен коррозияға төзімділігін арттыра алады, бұл оның жарықдиодты өңдеудегі өнімділігін одан әрі жақсартады.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 22 қазан