Konzolové pádlo z karbidu křemíku

Konzolová lopatka z karbidu křemíku je vysoce výkonná průmyslová součástka založená na technologii reakční vazby SiC (RBSiC). Je navržena pro náročné podmínky, jako je zpracování polovodičových destiček, povlakování fotovoltaických článků a vysokoteplotní chemické nanášení z plynné fáze (CVD). Její unikátní konzolová konstrukce s jedním ramenem v kombinaci s extrémními odolnostními vlastnostmi karbidu křemíku si stále udržuje milimetrovou přesnost deformace v prostředí s trvalou vysokou teplotou 1350 °C a stává se revolučním řešením, které nahrazuje tradiční křemen, kovové slitiny a další materiály.

Průlom v oblasti materiálu: Inženýrská rekonstrukce karbidu křemíku

1. Mikrozázrak procesu reakčního spékání

Na hranici zrn konzolové lopatky se v důsledku reakčního spékání křemíkové taveniny, která proniká do předlisku sic, vytvoří asi 10–15 % volné křemíkové fáze, čímž vznikne trojrozměrná propletená struktura. Tato mikrostruktura jí dává hustotu 3.02 g/cm³, pórovitost menší než 0.1 % a pevnost v ohybu až 250 MPa (20 ℃) ​​při zachování nízké hmotnosti (o 40 % méně než u nerezové oceli) a zároveň si zachovává modul pružnosti 300 GPa i při 1200 ℃.

2. Konečná rovnováha termodynamických parametrů

Koeficient tepelné roztažnosti (CTE) konzoly je přesně regulován na 4.5×10⁻⁶K⁻¹, což je vysoce sladěno s povlakovým materiálem zařízení LPCVD (nízkotlaké chemické nanášení z plynné fáze), aby se snížilo napětí na rozhraní způsobené tepelným nesouladem. Jeho tepelná vodivost dosahuje 6 W/(m·K) při 1 ℃, což umožňuje rychle absorbovat teplo a zabránit lokálnímu přehřátí. Díky patentované konstrukci pole otvorů pro odvod tepla je teplotní rozdíl v zásobníku destiček menší než 45 ℃/m².

Technická výhoda: Přechod od laboratoře k hromadné výrobě

1. Automatický adaptivní návrh

Nosná plocha konzolové lopatky využívá modulární okenní strukturu (přesnost otvoru ±0.05 mm), která nese 12osý uchopovací systém vybavený wafery o rozměrech 150–300 mm a kompatibilní s robotickým ramenem. Pevné konce byly opatřeny gradientní tloušťkou stěny (δ₁ = 8.6 mm až δ₁ 4.8 mm), aby byla zajištěna strukturální tuhost a celková hmotnost snížena o 22 % v ₃ a splněny požadavky na dynamickou stabilitu při vysokorychlostním přenosu.

2. Revoluce v kontrole znečištění

Díky in situ vytvoření 2-5μm pasivační vrstvy SiO₂ na povrchu je v korozivní atmosféře obsahující Cl₂, HF a precipitaci kovových iontů méně než 0.1 ppb, což je o 3 řády méně než u materiálu z oxidu hlinitého. Po 1000 vysokoteplotních cyklických testech je počet odpadávajících povrchových částic vždy menší než 5/m2, což splňuje požadavky na čistotu třídy 10 pro výrobu polovodičů.

Rychlý detail:

1. Další názvy: Vysokoteplotní lopatka pro přenos destiček; konzolové vozidlo z RBSiC; potažená konzolová platforma; monolitická konzola z SiC.

2. Aplikace: 

Výroba polovodičů: Transport destiček v difuzních pecích, žíhacích pecích, oxidačních pecích a dalších zařízeních.

Fotovoltaický povlak: Podpora transportu destiček procesem TOPCon/HJT buněk PECVD

3. Parametry jádra: Pevnost v ohybu je 380 MPa (pokojová teplota) → 280 MPa (1400 ℃), koeficient tepelné roztažnosti je 4.2 × 10⁻⁶/℃ a rychlost koroze 40% HF je menší než 0.008 mm/rok. Inertní atmosféra 1600 ℃ nepřetržité používání, oxidační prostředí 1400 ℃, podpora 1400 ℃↔25 ℃ tepelný šok 500krát.

Výroba polovodičových destiček

Stojan na destičky difuzní pece: V procesu dopování fosforem/borem je křemíková destička o průměru 300 mm podrobena tepelnému zpracování při teplotě 1250 ℃ / 8 hodin a tvarová proměnná je menší než 0.1 mm/m.

Epitaxní růstová miska: Pro MOCVD depozici epitaxních vrstev SiC, podporující nanoměřítkové polohování waferů za vakua 10-6 Torr.

Výroba fotovoltaických článků

Vozidlo s PERC povlakem: vystaveno bombardování plazmou při 800 °C v zařízení PECVD, životnost více než 5000krát delší, 8krát delší než u grafitových materiálů.

Laserové spékání TOPCon: S laserovým systémem s šířkou pulzu 10 ns je dosaženo přesnosti selektivního spékání zadní polykrystalické křemíkové vrstvy s přesností ±3 μm.

1. Převratný průlom ve vlastnostech materiálů

Konzolová vrtule z karbidu křemíku využívá technologii reaktivního slinování karbidu křemíku (RBSiC) a proniká matricí karbidu křemíku skrz křemíkovou taveninu, čímž dosahuje husté struktury s porézností < 0.5 %. Její pevnost v ohybu je až 380 MPa (pokojová teplota) a při teplotě 280 ℃ si stále udržuje pevnost 1400 MPa.

2. Stabilita v extrémních podmínkách

Odolnost proti vysokým teplotám: trvalá pracovní teplota až 1600 ℃ (inertní atmosféra), krátkodobá odolnost vůči okamžité vysoké teplotě 1800 ℃ (například při laserovém spékání), žádné riziko změknutí nebo deformace.

Odolnost proti korozi: Rychlost koroze silných kyselin, jako jsou HF, HCl a H₂SO₄ < 0.01 mm/rok. Životnost v reakčních komorách CVD obsahujících Cl₂/O₂ se ve srovnání s grafitovými materiály zvýšila 5–8krát.

Odolnost proti teplotním šokům: Podporuje cyklus rychlé změny teploty 1400 ℃ ↔ 25 ℃ (ΔT = 1375 ℃), bez praskání nebo útlumu pevnosti po 500 cyklech.