Łopatka wspornikowa z węglika krzemu

Silicon Carbide Cantilever Paddle to wysokowydajny komponent przemysłowy oparty na technologii Reaction Bonded SiC (RBSiC). Zaprojektowany do trudnych scenariuszy, takich jak obróbka płytek półprzewodnikowych, powlekanie ogniw fotowoltaicznych i osadzanie chemiczne z fazy gazowej w wysokiej temperaturze (CVD). Jego unikalna jednoramienna konstrukcja wspornika w połączeniu z ekstremalnymi właściwościami wytrzymałościowymi węglika krzemu nadal może utrzymywać dokładność odkształceń na poziomie milimetra w ciągłym środowisku o wysokiej temperaturze 1350℃, stając się rewolucyjnym rozwiązaniem zastępującym tradycyjny kwarc, stopy metali i inne materiały.

Przełom materiałowy: inżynieryjna rekonstrukcja węglika krzemu

1. Mikro cud procesu spiekania reakcyjnego

Około 10-15% wolnej fazy krzemu tworzy się na granicy ziaren łopatki wspornikowej poprzez proces spiekania reakcyjnego stopu krzemu penetrującego półprodukt sic, tworząc trójwymiarową strukturę zazębiającą. Ta mikrostruktura zapewnia gęstość 3.02 g/cm³, porowatość mniejszą niż 0.1% i wytrzymałość na zginanie do 250 MPa (20 ℃) ​​przy zachowaniu lekkości (40% mniej niż stal nierdzewna), przy zachowaniu modułu sprężystości 300 GPa nawet w temperaturze 1200 ℃.

2. Ostateczna równowaga parametrów termodynamicznych

Współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) wspornika jest precyzyjnie kontrolowany na poziomie 4.5×10-6K-1, co jest wysoce dopasowane do materiału powłoki sprzętu LPCVD (niskociśnieniowe chemiczne osadzanie z fazy gazowej) w celu zmniejszenia naprężeń międzyfazowych spowodowanych niedopasowaniem termicznym. Jego przewodność cieplna osiąga 45 W/(m·K) przy 1200℃, co umożliwia szybkie pochłanianie ciepła i zapobieganie lokalnemu przegrzaniu, a dzięki opatentowanej konstrukcji układu otworów rozpraszających ciepło różnica temperatur tacy waflowej wynosi mniej niż 2℃/m²

Zaleta techniczna: Przejście od produkcji laboratoryjnej do masowej

1. Automatyczne projektowanie adaptacyjne

Obszar obciążenia łopatki wspornikowej przyjmuje modułową strukturę okna (dokładność apertury ±0.05 mm), która obsługuje 12-osiowy układ chwytający wyposażony w płytki 150-300 mm i kompatybilny z ramieniem robota. Stałe końce zostały wyposażone w gradientową grubość ścianki (δ₁=8.6 mm do δ₁ 4.8 mm), aby zapewnić sztywność strukturalną i zmniejszyć całkowitą masę o 22% w ₃, aby spełnić wymagania dotyczące stabilności dynamicznej w szybkiej transmisji.

2. Rewolucja w kontroli zanieczyszczeń

Dzięki generowaniu in situ 2-5μm warstwy pasywacyjnej SiO₂ na powierzchni, ostrze wspornika w atmosferze korozyjnej zawierającej Cl₂, HF, wytrącanie jonów metali jest mniejsze niż 0.1 ppb, co jest o 3 rzędy wielkości mniej niż materiał z tlenku glinu. Po 1000 testach cyklu wysokotemperaturowego liczba odpadających cząstek powierzchniowych jest zawsze mniejsza niż 5/m2, spełniając wymagania czystości klasy 10 w produkcji półprzewodników.

Szybkie Szczegóły:

1. Inne nazwy: Łopatka do transferu płytek w wysokiej temperaturze; Pojazd wspornikowy RBSiC; Powlekana platforma wspornikowa; Monolityczna platforma wspornikowa SiC.

2. Podanie: 

Produkcja półprzewodników: transport płytek w piecach dyfuzyjnych, piecach do wyżarzania, piecach utleniających i innych urządzeniach.

Powłoka fotowoltaiczna: Wsparcie procesu transportu płytek PECVD w ogniwach TOPCon/HJT,

3. Podstawowe parametry: Wytrzymałość na zginanie wynosi 380 MPa (temperatura pokojowa) →280 MPa (1400℃), współczynnik rozszerzalności cieplnej wynosi 4.2×10⁻⁶/℃, a szybkość korozji 40% HF wynosi mniej niż 0.008 mm/rok. Atmosfera obojętna 1600℃ ciągłe użytkowanie, środowisko utleniania 1400℃, wsparcie 1400℃↔25℃ cykl szoku termicznego 500 razy.

Produkcja płytek półprzewodnikowych

Stojak na płytki w piecu dyfuzyjnym: W procesie domieszkowania fosforem/borem, 300-milimetrowa płytka krzemowa jest poddawana obróbce cieplnej w temperaturze 1250℃ przez 8 godzin, a zmienność kształtu jest mniejsza niż 0.1 mm/m.

Tacka do wzrostu epitaksjalnego: Do ​​osadzania warstw epitaksjalnych SiC metodą MOCVD, umożliwiająca pozycjonowanie płytek w skali nano w próżni 10-6 Torr.

Produkcja ogniw fotowoltaicznych

Nośnik powłoki PERC: poddany bombardowaniu plazmą o temperaturze 800℃ w urządzeniu PECVD, żywotność ponad 5000 razy większa, 8 razy większa niż w przypadku materiałów grafitowych.

Spiekanie laserowe TOPCon: Dzięki systemowi laserowemu o szerokości impulsu 10 ns, dokładność selektywnego spiekania tylnej warstwy polikrystalicznego krzemu wynosi ±3 μm.

1. Subwersywny przełom w zakresie właściwości materiałów

W śmigłach wspornikowych z węglika krzemu zastosowano technologię reaktywnego spiekania węglika krzemu (RBSiC), która przenika matrycę węglika krzemu przez stopiony krzem, aby uzyskać gęstą strukturę o porowatości < 0.5%. Wytrzymałość śmigła na zginanie wynosi aż 380 MPa (w temperaturze pokojowej) i utrzymuje wytrzymałość na poziomie 280 MPa w temperaturze 1400℃.

2. Stabilność w ekstremalnych warunkach

Odporność na wysoką temperaturę: ciągła temperatura pracy do 1600℃ (atmosfera obojętna), krótkotrwała odporność na chwilową wysoką temperaturę do 1800℃ (np. w procesie spiekania laserowego), brak ryzyka zmiękczenia lub odkształcenia.

Odporność na korozję: Szybkość korozji silnych kwasów, takich jak HF, HCl i H₂SO₄ < 0.01 mm/rok. Żywotność w komorach reakcyjnych CVD zawierających Cl₂/O₂ wzrosła 5-8 razy w porównaniu z materiałami grafitowymi.

Odporność na szok termiczny: obsługuje cykl szybkiej zmiany temperatury 1400℃ ↔ 25℃ (ΔT=1375℃), brak pęknięć lub utraty wytrzymałości po 500 cyklach.