Konzolové pádlo z karbidu kremíka

Konzolová lopatka z karbidu kremíka je vysoko výkonný priemyselný komponent založený na technológii reakčne viazaného SiC (RBSiC). Je navrhnutý pre náročné podmienky, ako je spracovanie polovodičových doštičiek, povlakovanie fotovoltaických článkov a vysokoteplotné chemické nanášanie z pár (CVD). Jeho jedinečná jednoramenná konzolová štruktúra v kombinácii s extrémnymi odolnostnými vlastnosťami karbidu kremíka dokáže stále udržiavať milimetrovú presnosť deformácie v prostredí s trvalou vysokou teplotou 1350 ℃, čím sa stáva revolučným riešením, ktoré nahrádza tradičný kremeň, kovové zliatiny a iné materiály.

Materiálový prelom: Inžinierska rekonštrukcia karbidu kremíka

1. Mikro zázrak procesu reakčného spekania

Na hranici zŕn konzolovej lopatky sa v dôsledku reakčného spekania kremíkovej taveniny, ktorá preniká do predlisku SIC, vytvorí približne 10 – 15 % voľnej kremíkovej fázy, čím sa vytvorí trojrozmerná prepletená štruktúra. Táto mikroštruktúra jej dáva hustotu 3.02 g/cm³, pórovitosť menšiu ako 0.1 % a pevnosť v ohybe až 250 MPa (20 ℃) ​​pri zachovaní nízkej hmotnosti (o 40 % menej ako nehrdzavejúca oceľ) a zároveň si zachováva modul pružnosti 300 GPa aj pri 1200 ℃.

2. Konečná rovnováha termodynamických parametrov

Koeficient tepelnej rozťažnosti (CTE) konzoly je presne regulovaný na 4.5 × 10⁻⁶ K⁻¹, čo je vysoko zladené s povlakovým materiálom zariadenia LPCVD (nízkotlakové chemické nanášanie z pár), aby sa znížilo napätie na rozhraní spôsobené tepelným nesúladom. Jeho tepelná vodivosť dosahuje 45 W/(m·K) pri 1200 ℃, čo dokáže rýchlo absorbovať teplo a zabrániť lokálnemu prehriatiu. Vďaka patentovanému dizajnu poľa otvorov na odvod tepla je teplotný rozdiel v zásobníku doštičiek menší ako 2 ℃/m².

Technická výhoda: Skok z laboratória k hromadnej výrobe

1. Automatický adaptívny dizajn

Nosná plocha konzolovej lopatky má modulárnu okennú štruktúru (presnosť otvoru ±0.05 mm), ktorá podopiera 12-osový uchopovací systém vybavený 150-300 mm doštičkami a kompatibilný s robotickým ramenom. Pevné konce boli vybavené gradientnou hrúbkou steny (δ₁ = 8.6 mm až δ₁ 4.8 mm), aby sa zabezpečila štrukturálna tuhosť a znížila celková hmotnosť o 22 % v ₃, aby sa splnili požiadavky na dynamickú stabilitu pri vysokorýchlostnom prenose.

2. Revolúcia v kontrole znečistenia

Vďaka in situ vytvoreniu 2-5μm pasivačnej vrstvy SiO₂ na povrchu je v korozívnej atmosfére obsahujúcej Cl₂, HF a precipitáciu kovových iónov v konzolovej čepeli menej ako 0.1 ppb, čo je o 3 rády menej ako v prípade materiálu z oxidu hlinitého. Po 1000 testoch pri vysokých teplotách je počet odpadávajúcich povrchových častíc vždy menší ako 5/m2, čo spĺňa požiadavky na čistotu triedy 10 pre výrobu polovodičov.

Rýchly detail:

1. Iné názvy: Lopatka na prenos doštičiek pre vysoké teploty; konzolové vozidlo RBSiC; potiahnutá konzolová platforma; monolitická konzola SiC.

2. použitie: 

Výroba polovodičov: Transport doštičiek v difúznych peciach, žíhacích peciach, oxidačných peciach a iných zariadeniach.

Fotovoltaický povlak: Podpora transportu doštičiek procesom TOPCon/HJT buniek PECVD,

3. Parametre jadra: Pevnosť v ohybe je 380 MPa (izbová teplota) → 280 MPa (1400 ℃), koeficient tepelnej rozťažnosti je 4.2 × 10⁻⁶/℃ a rýchlosť korózie pri 40 % HF je menšia ako 0.008 mm/rok. Inertná atmosféra 1600 ℃ pri nepretržitom používaní, oxidačné prostredie 1400 ℃, podpora 1400 ℃↔25 ℃ pri 500 cykloch tepelného šoku.

Výroba polovodičových doštičiek

Stojan na doštičky v difúznej peci: V procese dopovania fosforom/bórom sa 300 mm kremíková doštička podrobí tepelnému spracovaniu pri teplote 1250 ℃ / 8 hodín a tvarová premenná je menšia ako 0.1 mm/m.

Epitaxná rastová miska: Na MOCVD depozíciu epitaxných vrstiev SiC, podporujúcu nanoškálové polohovanie doštičiek vo vákuu 10-6 Torr.

Výroba fotovoltaických článkov

Vozidlo s PERC povlakom: vystavené plazmovému bombardovaniu pri teplote 800 ℃ v zariadení PECVD, životnosť viac ako 5000-krát vyššia, 8-krát vyššia ako u grafitových materiálov.

TOPCon laserové spekanie: S laserovým systémom so šírkou impulzu 10 ns sa dosahuje presnosť selektívneho spekania zadnej polykryštalickej kremíkovej vrstvy s presnosťou ±3 μm.

1. Prevratný prielom v oblasti materiálových vlastností

Konzolová vrtuľa z karbidu kremíka využíva technológiu reaktívneho spekania karbidu kremíka (RBSiC) a preniká do matrice karbidu kremíka cez taveninu kremíka, čím sa dosahuje hustá štruktúra s pórovitosťou < 0.5 %. Jej pevnosť v ohybe je až 380 MPa (izbová teplota) a pri vysokej teplote 1400 ℃ si stále udržiava pevnosť 280 MPa.

2. Stabilita v extrémnych podmienkach

Odolnosť voči vysokým teplotám: nepretržitá pracovná teplota až do 1600 ℃ (inertná atmosféra), krátkodobá odolnosť voči okamžitému vysokému teplu 1800 ℃ (napríklad pri procese laserového spekania), žiadne riziko zmäkčenia alebo deformácie.

Odolnosť proti korózii: Rýchlosť korózie silných kyselín, ako sú HF, HCl a H₂SO₄ < 0.01 mm/rok. Životnosť v reakčných komorách CVD obsahujúcich Cl₂/O₂ sa 5 až 8-krát zvýšila v porovnaní s grafitovými materiálmi.

Odolnosť voči tepelným šokom: Podporuje cyklus rýchlej zmeny teploty 1400 ℃ ↔ 25 ℃ (ΔT = 1375 ℃), bez praskania alebo útlmu pevnosti po 500 cykloch.