Grafit tig'ining tushuntirilishi: Material xususiyatlari, ishlab chiqarish jarayoni va yuqori haroratli yarimo'tkazgich jarayonlarida qo'llanilishi

Kirish: Grafit tigellari — o'ta yuqori haroratli ishlab chiqarish uchun muhim komponentlar

Zamonaviy yuqori darajadagi ishlab chiqarish sohasida ko'plab muhim jarayonlar haddan tashqari issiqlik bilan tavsiflangan muhitlarga bog'liq. An'anaviy metall eritishdan tortib, uchinchi avlod yarimo'tkazgich materiallarini ishlab chiqarishgacha, yuqori haroratli uskunalarda ishlatiladigan materiallar nafaqat minglab daraja Selsiyga yetadigan issiqlik muhitiga bardosh berishi, balki barqaror fizik xususiyatlarni, ajoyib issiqlik uzatish qobiliyatini va minimal ifloslanish xavfini saqlab qolishi kerak.

Grafit tigellariushbu sanoat talablarini qondirish uchun yuqori haroratli komponentlarning asosiy sinfi sifatida paydo bo'ldi.

An'anaga ko'ra, grafit tigellari asosan oltin, kumush, mis va alyuminiy kabi metallarni eritish jarayonida eritilgan materiallarni ushlab turish va uzatish uchun ishlatilgan. Biroq, yarimo'tkazgichlar sanoati, yuqori quvvatli elektronika va yangi energiya materiallari kabi ilg'or ishlab chiqarish tarmoqlarining jadal rivojlanishi bilan grafit tigellarining qo'llanilishi an'anaviy metallurgiyadan ancha kengaydi.

Bugungi kunda yuqori tozalikdagi grafit tigellari quyidagilarning muhim tarkibiy qismlariga aylandi:

• SiC monokristalli o'sishi;
• Yarimo'tkazgichli kristall ishlab chiqarish;
• Fotovoltaik kremniy materialini tayyorlash;
• Yuqori haroratli vakuumli issiqlik bilan ishlov berish;
• CVD va epitaksiya uskunalari uchun issiqlik maydon tizimlari.

Yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda grafit tigel shunchaki yuqori haroratli idish emas; u kristall sifatiga, haroratning bir xilligiga va jarayonning barqarorligiga bevosita ta'sir qiluvchi ishlash xususiyatlariga ega bo'lgan issiqlik maydoni tizimidagi muhim materialdir.

Grafitli mix nima?

A grafit tigelyuqori tozalikdagi grafitdan ishlangan yuqori haroratli saqlash komponenti; u asosan turli materiallarni haddan tashqari haroratli muhitda ushlab turish, isitish yoki qayta ishlash uchun ishlatiladi.

Grafitning noyob issiqlik, elektr va kimyoviy xususiyatlari tufayli, bu tigellar an'anaviy metall materiallari ishdan chiqadigan muhitda barqaror ishlashi mumkin.

Hozirgi vaqtda grafit tigellari quyidagi sohalarda keng qo'llaniladi:

• Qimmatbaho metallarni eritish;
• Rangli metall quyish;
• Qotishmani qayta ishlash;
• Yuqori haroratli laboratoriya tajribalari;
• Yarimo'tkazgich kristallarining o'sishi;
• Yangi energiya materiallari ishlab chiqarish.

Yuqori darajadagi ishlab chiqarish sohasida grafit tigellarining asosiy qiymati ularning barqaror, toza va yuqori darajada bir xil yuqori haroratli muhitni ta'minlash qobiliyatidadir. Masalan, kremniy karbidi (SiC) kristalining o'sishi paytida grafit tigellari 2000°C dan yuqori haroratli muhitda uzoq vaqt ishlashi va quyidagilarni ta'minlashi kerak:

• Bir tekis issiqlik uzatish;
• Barqaror kristall o'sishi;
• Minimal ifloslanish.

Natijada, yuqori tozalikdagi grafit ajralmas asosiy materialga aylandi.

Nima uchun grafit yuqori haroratli dasturlar uchun ideal?

Grafitning yuqori haroratli sanoatda muhim material sifatidagi maqomi uning noyob material tuzilishidan kelib chiqadi.

Qatlamli kristalli tuzilishda joylashgan uglerod atomlaridan tashkil topgan grafit ajoyib issiqlik xususiyatlariga va kimyoviy barqarorlikka ega.

Birinchidan, grafit yuqori haroratga ajoyib qarshilik ko'rsatadi. Vakuum yoki inert atmosferada yuqori tozalikdagi grafit strukturaviy yaxlitlikni saqlab qolish bilan birga uzoq vaqt davomida haddan tashqari haroratga bardosh bera oladi. Bu uni yarimo'tkazgich kristallarini o'stirish kabi o'ta yuqori haroratli jarayonlar uchun juda mos qiladi.

Ikkinchidan, grafit ajoyib issiqlik o'tkazuvchanligini ta'minlaydi. Haroratni nazorat qilish kristall ishlab chiqarish jarayonida mahsulot sifatiga ta'sir qiluvchi muhim omil hisoblanadi. Har qanday mahalliy harorat tebranishlari quyidagilarga olib kelishi mumkin:

• Kristall nuqsonlarining ortishi;
• Stress hosil bo'lishi;
• Materiallarning xususiyatlarining buzilishi.

Grafitning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi uskunalarga issiqlik maydonining bir tekis taqsimlanishiga yordam beradi va shu bilan jarayonning izchilligini oshiradi.

Bundan tashqari, grafit past issiqlik kengayish koeffitsientiga va ajoyib issiqlik zarbalariga chidamliligiga ega. Yuqori haroratli ishlab chiqarish ko'pincha tez isitish va sovutish sikllarini o'z ichiga oladi; grafit issiqlik stressidan kelib chiqadigan strukturaviy shikastlanishni samarali ravishda kamaytiradi va komponentlarning xizmat muddatini uzaytiradi.

Shu bilan birga, yuqori tozalikdagi grafit ajoyib kimyoviy barqarorlikni namoyish etadi. Yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarish muhitida materialning ifloslanishi mahsulot hosildorligiga ta'sir qiluvchi asosiy omil hisoblanadi. Nopoklik miqdorini minimallashtirish va material tuzilishini optimallashtirish orqali yuqori tozalikdagi grafit jarayonning ifloslanishini kamaytiradi va kristallning tozaligini oshiradi.

Yuqori tozalikdagi grafitli tigellarni ishlab chiqarish jarayoni

Yuqori samarali grafit tigellari shunchaki oddiy ishlov berish natijasi emas; ular qattiq material tayyorlash, yuqori haroratli ishlov berish va aniq ishlov berish orqali ishlab chiqariladi.

Ishlab chiqarish jarayoni odatda yuqori tozalikdagi grafit xom ashyosini tanlash bilan boshlanadi.

Bu xom ashyolar odatda neft koksi, pitch koksi va boshqa yuqori toza uglerodli materiallarni o'z ichiga oladi. Yarimo'tkazgichli dasturlar uchun quyidagilar ustidan qat'iy nazorat talab qilinadi:

• Uglerodning sofligi;
• Metall aralashmalarining miqdori;
• Don hajmi;
• Material zichligi.

Xom ashyo maydalangandan, maydalangandan va elakdan o'tkazilgandan so'ng, ular bog'lovchi bilan aralashtiriladi va keyin dastlabki tigel tuzilishiga keltiriladi.

Yuqori darajadagi yarimo'tkazgichli dasturlar uchun izostatik presslash texnologiyasi keng qo'llaniladi, chunki u materialning zichligini va barqaror mexanik xususiyatlarni ta'minlaydi.

Shakllangan tigel materialning mustahkamligini oshirish va ichki tuzilishini barqarorlashtirish uchun pishirish jarayonidan o'tadi.

Keyinchalik, grafitlash jarayoni tartibsiz uglerod tuzilishini ultra yuqori haroratlarda yuqori tartibli grafit kristalli tuzilishiga aylantiradi.

Ushbu jarayon yakuniy mahsulotni aniqlaydi:

• Issiqlik o'tkazuvchanligi;
• Elektr qarshiligi;
• Mexanik mustahkamlik;
• Yuqori harorat barqarorligi.

Nihoyat, maxsus qo'llanilish talablariga qarab, grafit tigel quyidagilarga duch keladi:

• CNC aniq ishlov berish;
• Yuzaki ishlov berish;
• O'lchovli tekshirish;
• Tozalash/tozalash jarayoni.

Ushbu bosqichlar tigelning yarimo'tkazgich uskunalarining yuqori aniqlik va yuqori ishonchlilik talablariga javob berishini ta'minlaydi.

Yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda grafit tigellarining qo'llanilishi

Uchinchi avlod yarimo'tkazgich texnologiyasining rivojlanishi bilan grafit tigellarining ilg'or ishlab chiqarishdagi ahamiyati ortib bormoqda.

1. Silikon karbid (SiC) kristalining o'sishi

Uchinchi avlod yarimo'tkazgich materiali sifatida SiC quyidagi afzalliklarga ega:

• Yuqori darajadagi elektr maydonining buzilishi;
• Yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi;
• Yuqori elektron harakatchanligi;

... va yangi energiya vositalari, elektr elektronikasi va qayta tiklanadigan energiya tizimlarida keng qo'llaniladi.

Hozirgi vaqtda sanoat SiC kristallarini ishlab chiqarish asosan fizik bug'larni tashish (PVT) usulidan foydalanadi.

2. PVT jarayoni

SiC kukuni yuqori haroratli muhitda sublimatsiya qilinadi;

Gazsimon kremniy va uglerod komponentlari migratsiya qiladi;

Oxir-oqibat SiC kristallari urug' kristalining yuzasida hosil bo'ladi.

Butun jarayon quyidagilarni aniq nazorat qilishni talab qiladi:

• Harorat gradiyentlari;
• Issiqlik maydonining taqsimlanishi;
• Atmosfera sharoitlari.

Bu jarayonda grafit tigel muhim rol o'ynaydi, jumladan:

• SiC xom ashyosini saqlash;
• Issiqlik uzatishni osonlashtirish;
• Termal maydonni barqarorlashtirish.

3. Boshqa jarayonlar

SiC kristalli o'sishidan tashqari, grafit tigellari va unga tegishli grafit komponentlari ham quyidagilarda qo'llaniladi:

• Monokristalli kremniy ishlab chiqarish;
• Fotovoltaik kristallarning o'sishi;
• Yarimo'tkazgichli epitaksiya uskunalari;
• Yuqori haroratli CVD jarayonlari.

Ushbu qo'llanmalarda grafit materiallari uskunalarga yuqori haroratli muhitni barqarorroq saqlashga yordam beradi va shu bilan mahsulot sifati va ishlab chiqarish samaradorligini oshiradi.

Xulosa: Grafit tigellari keyingi avlod yuqori haroratli ishlab chiqarishni ta'minlaydi

An'anaviy metall eritishdan tortib, ilg'or yarimo'tkazgichli kristall ishlab chiqarishgacha, grafit tigellarining evolyutsiyasi sanoat sektorining yuqori samarali materiallarga bo'lgan doimiy ravishda o'sib borayotgan talabini aks ettiradi.

Yarimo'tkazgichlar sanoati uchun,grafit tigellarinafaqat yuqori haroratga chidamli komponentlar; ular quyidagilar:

Issiqlik zonasi barqarorligini ta'minlaydigan, kristall sifatini yaxshilaydigan va ishlab chiqarish texnologiyasini rivojlantirishga turtki beradigan muhim muhandislik materiallari.

Grafit materialining xususiyatlari, yuqori haroratli jarayonlar va aniq ishlab chiqarish bo'yicha keng tajribaga ega bo'lgan VET Energy global yarimo'tkazgichlar, yangi energiya va yuqori darajadagi ishlab chiqarish sohalaridagi mijozlarga ishonchli, yuqori samarali grafit material yechimlarini taqdim etishga sodiq qolmoqda.