Kaj je keramični čoln iz silicijevega karbida (SiC)?

V polprevodniških visokotemperaturnih procesih so ravnanje, podpora in toplotna obdelava rezin odvisni od posebne podporne komponente – čolna za rezine. Ko se procesne temperature dvignejo in se povečajo zahteve glede čistoče in delcev, tradicionalni čolni iz kremenčevih rezin postopoma razkrivajo težave, kot so kratka življenjska doba, visoke stopnje deformacij in slaba odpornost proti koroziji.Keramični čolni iz silicijevega karbida (SiC).pojavila v tem kontekstu in postala ključni nosilec v vrhunski opremi za termično obdelavo.

Silicijev karbid (SiC) je inženirski keramični material, ki združuje visoko trdoto, visoko toplotno prevodnost in odlično kemično stabilnost. Keramika SiC, oblikovana z visokotemperaturnim sintranjem, ne izkazuje le vrhunske odpornosti na toplotne udarce, ampak ohranja tudi stabilno strukturo in velikost v oksidativnih in korozivnih okoljih. Posledično lahko, ko je izdelan v obliki rezin, zanesljivo podpira visokotemperaturne procese, kot so difuzija, žarjenje in oksidacija, zaradi česar je posebej primeren za termične procese, ki delujejo pri temperaturah nad 1100 °C.

Struktura ladjic za rezine je običajno zasnovana z večplastno konfiguracijo vzporedne mreže, ki lahko hkrati drži na desetine ali celo stotine rezin. Prednosti SiC keramike pri nadzoru koeficientov toplotnega raztezanja so manj nagnjene k toplotnim deformacijam ali mikrorazpokam med procesi naraščanja in zmanjševanja visoke temperature. Poleg tega je vsebnost kovinskih nečistoč mogoče strogo nadzorovati, kar znatno zmanjša tveganje kontaminacije pri visokih temperaturah. Zaradi tega so zelo primerni za procese, ki so izjemno občutljivi na čistočo, kot je proizvodnja napajalnih naprav, SiC MOSFET-jev, MEMS in drugih izdelkov.

V primerjavi s tradicionalnimi kremenčevimi čolni za rezine imajo čolni za rezine iz silicijevega karbida običajno 3- do 5-krat daljšo življenjsko dobo pri visokih temperaturah in pogostih temperaturnih ciklih. Njihova večja togost in odpornost proti deformacijam omogočata stabilnejšo poravnavo rezin, kar pomaga izboljšati izkoristek. Še pomembneje je, da materiali SiC ohranjajo minimalne spremembe dimenzij med pogostimi cikli segrevanja in hlajenja, kar zmanjšuje lomljenje robov rezin ali odpadanje delcev, ki jih povzroči deformacija ladja rezin.

Kar zadeva proizvodnjo, se čolni iz rezin iz silicijevega karbida običajno proizvajajo z reakcijskim sintranjem (RBSiC), gostim sintranjem (SSiC) ali sintranjem pod pritiskom. Nekateri vrhunski izdelki uporabljajo tudi natančno CNC obdelavo in površinsko poliranje, da izpolnijo zahteve glede natančnosti na ravni rezin. Tehnične razlike v nadzoru formule, obvladovanju nečistoč in postopkih sintranja med različnimi proizvajalci neposredno vplivajo na končno zmogljivost rezin.

V industrijskih aplikacijah čolni iz keramičnih rezin iz silicijevega karbida postopoma postajajo prednostna izbira za proizvajalce vrhunske opreme v procesih termične obdelave, od tradicionalnih silicijevih naprav do polprevodniških materialov tretje generacije. Niso primerni samo za različno opremo za termično obdelavo, kot so navpične cevne peči in vodoravne oksidacijske peči, ampak njihova stabilna učinkovitost v visokotemperaturnih, zelo korozivnih okoljih zagotavlja tudi močnejša jamstva za doslednost procesa in zmogljivost opreme.

Postopna popularizacija keramičnih rezin iz silicijevega karbida označuje pospešek naprednih keramičnih materialov, ki prodirajo v osnovne podporne komponente polprevodniške opreme. V primerjavi s tradicionalnimi kremenčevimi materiali njihove prednosti pri visokotemperaturni stabilnosti, strukturni togosti in odpornosti na toplotno utrujenost zagotavljajo zanesljiv materialni temelj za nadaljnji razvoj višjih temperatur in strožjih procesnih oken. Trenutno se 6- in 8-palčni čolni iz keramičnih rezin iz silicijevega karbida pogosto uporabljajo v procesih toplotne obdelave masovne proizvodnje napajalnih naprav v industriji polprevodnikov. 12-palčna specifikacija se postopoma uvaja v vrhunske procese in napredne proizvodne linije ter postaja pomembna usmeritev za naslednjo fazo sodelovanja pri opremi in materialih. Hkrati imajo 2-4-palčni rezinski čolni še naprej vlogo v raziskovalnih platformah in specifičnih procesnih scenarijih, kot sta obdelava podlage LED in preverjanje postopka. Čolni s keramičnimi rezinami iz silicijevega karbida bodo pokazali večje prednosti pri stabilnosti, nadzoru velikosti in zmogljivosti rezin, kar bo spodbudilo nenehen razvoj sorodne tehnologije keramičnih materialov.