Керамический лоток из карбида кремния для держателей пластин с высокой термостойкостью
Керамический лоток из карбида кремния (SiC-лоток)
Высокопроизводительный керамический компонент на основе карбида кремния (SiC), разработанный для передовых промышленных применений, таких как производство полупроводников и светодиодов. Его основные функции включают в себя использование в качестве носителя пластин, платформы для процессов травления или поддержки высокотемпературных процессов, используя исключительную теплопроводность, стойкость к высоким температурам и химическую стабильность для обеспечения однородности процесса и выхода готовой продукции.
Ключевые особенности
1. Тепловые характеристики
- Высокая теплопроводность: 140–300 Вт/м·К, что значительно превосходит традиционный графит (85 Вт/м·К), что обеспечивает быстрый отвод тепла и снижение термического напряжения.
- Низкий коэффициент теплового расширения: 4,0×10⁻⁶/℃ (25–1000℃), близкий к кремнию (2,6×10⁻⁶/℃), что сводит к минимуму риски термической деформации.
2. Механические свойства
- Высокая прочность: прочность на изгиб ≥320 МПа (20℃), устойчивость к сжатию и ударам.
- Высокая твердость: твердость по шкале Мооса 9,5, уступающая только алмазу, обеспечивает превосходную износостойкость.
3. Химическая стабильность
- Коррозионная стойкость: Устойчив к сильным кислотам (например, HF, H₂SO₄), подходит для использования в процессах травления.
- Немагнитный: Собственная магнитная восприимчивость <1×10⁻⁶ эме/г, что исключает помехи для точных приборов.
4. Устойчивость к экстремальным условиям окружающей среды
- Устойчивость к высоким температурам: Длительная эксплуатационная температура до 1600–1900 ℃; кратковременная стойкость до 2200 ℃ (в бескислородной среде).
- Стойкость к тепловому удару: выдерживает резкие перепады температур (ΔT >1000℃) без растрескивания.
Приложения
| Область применения | Конкретные сценарии | Техническая ценность |
| Производство полупроводников | Травление пластин (ICP), осаждение тонких пленок (MOCVD), полировка CMP | Высокая теплопроводность обеспечивает равномерность температурных полей; низкое тепловое расширение сводит к минимуму коробление пластины. |
| Производство светодиодов | Эпитаксиальный рост (например, GaN), нарезка пластин, упаковка | Подавляет многотипные дефекты, повышая светоотдачу и срок службы светодиодов. |
| Фотоэлектрическая промышленность | Печи для спекания кремниевых пластин, поддержка оборудования PECVD | Устойчивость к высоким температурам и тепловым ударам продлевает срок службы оборудования. |
| Лазер и оптика | Подложки для охлаждения лазеров высокой мощности, опоры оптических систем | Высокая теплопроводность обеспечивает быстрый отвод тепла, стабилизируя оптические компоненты. |
| Аналитические приборы | Держатели образцов ТГА/ДСК | Низкая теплоемкость и быстрый тепловой отклик повышают точность измерений. |
Преимущества продукта
- Комплексные эксплуатационные характеристики: теплопроводность, прочность и коррозионная стойкость значительно превосходят керамику на основе оксида алюминия и нитрида кремния, отвечая экстремальным эксплуатационным требованиям.
- Облегченная конструкция: плотность 3,1–3,2 г/см³ (40% стали), что снижает инерционную нагрузку и повышает точность движения.
- Долговечность и надежность: срок службы превышает 5 лет при температуре 1600 ℃, что сокращает время простоя и снижает эксплуатационные расходы на 30%.
- Настройка: Поддержка сложных геометрических форм (например, пористых присосок, многослойных лотков) с погрешностью плоскостности <15 мкм для прецизионных применений.
Технические характеристики
| Категория параметров | Индикатор |
| Физические свойства | |
| Плотность | ≥3,10 г/см³ |
| Прочность на изгиб (20℃) | 320–410 МПа |
| Теплопроводность (20℃) | 140–300 Вт/(м·К) |
| Коэффициент теплового расширения (25–1000℃) | 4,0×10⁻⁶/℃ |
| Химические свойства | |
| Кислотостойкость (HF/H₂SO₄) | Отсутствие коррозии после 24-часового погружения |
| Точность обработки | |
| Плоскостность | ≤15 мкм (300×300 мм) |
| Шероховатость поверхности (Ra) | ≤0,4 мкм |
Услуги XKH
Компания XKH предлагает комплексные промышленные решения, охватывающие разработку на заказ, прецизионную механическую обработку и строгий контроль качества. Для разработки на заказ компания предлагает решения из высокочистых (>99,999%) и пористых (пористость 30–50%) материалов, а также 3D-моделирование и симуляцию для оптимизации сложной геометрии для таких применений, как полупроводники и аэрокосмическая промышленность. Прецизионная механическая обработка осуществляется по оптимизированному процессу: обработка порошка → изостатическое/сухое прессование → спекание при 2200°C → шлифование на станках с ЧПУ/алмазное шлифование → контроль, обеспечивающий полировку на нанометровом уровне и допуск на размеры ±0,01 мм. Контроль качества включает в себя комплексное тестирование процесса (рентгеновский дифракционный состав, микроструктура с помощью СЭМ, 3-точечный изгиб) и техническую поддержку (оптимизация процесса, круглосуточные консультации, доставка образцов в течение 48 часов), что позволяет получать надежные, высокопроизводительные компоненты для современных промышленных нужд.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. В: В каких отраслях промышленности используются керамические поддоны из карбида кремния?
A: Широко используется в производстве полупроводников (обработка пластин), солнечной энергетике (процессы PECVD), медицинском оборудовании (компоненты МРТ) и аэрокосмической промышленности (высокотемпературные детали) благодаря своей чрезвычайной термостойкости и химической стабильности.
2. В: Почему карбид кремния превосходит поддоны из кварца/стекла?
A: Более высокая стойкость к тепловым ударам (до 1800 °C по сравнению с 1100 °C у кварца), отсутствие магнитных помех и более длительный срок службы (более 5 лет по сравнению с 6–12 месяцами у кварца).
3. В: Могут ли лотки из карбида кремния выдерживать кислые среды?
A: Да. Устойчивы к HF, H₂SO₂ и NaOH, коррозия <0,01 мм/год, что делает их идеальными для химического травления и очистки пластин.
4. В: Совместимы ли лотки из карбида кремния с автоматизацией?
О: Да. Разработан для вакуумного захвата и роботизированной обработки, с плоскостностью поверхности <0,01 мм для предотвращения загрязнения частицами на автоматизированных производствах.
5. В: Какова стоимость по сравнению с традиционными материалами?
A: Более высокие первоначальные затраты (в 3–5 раз больше кварца), но на 30–50 % ниже общая стоимость владения благодаря более длительному сроку службы, сокращению времени простоя и экономии энергии за счет превосходной теплопроводности.
