Mar a Feabhsaíonn Cumhdach TaC Fás ​​Criostail SiC in Feidhmchláir Pvt

Mar a Feabhsaíonn Cumhdach TaC Fás ​​Criostail SiC in Feidhmchláir Pvt

Tá chomhdhúile sileacain (SiC) mar bhonn agus thaca ag cuid mhór den dul chun cinn atá le feiceáil i dtraenacha cumhachta feithiclí leictreacha, tiontairí fuinnimh in-athnuaite, agus modúil chumhachta ardmhinicíochta. Tá eacnamaíocht déantúsaíochta agus feidhmíocht gléas araon ag brath ar thoisí criostail SiC a mhéadú, táirgeacht bhaisc a threisiú, agus daonraí lochtanna a shochtadh. Teastaíonn níos mó ná oidis phróisis mhionchoigeartaithe chun na spriocanna seo a bhaint amach. Éiríonn sláine agus fad saoil na n-ábhar réimse teirmeach chomh cinntitheach céanna, go háirithe i bhfianaise na gcoinníollacha ionsaitheacha taobh istigh d'fhoirnéisí Iompar Glais Fhisiciúil (PVT).

I measc na roghanna innealtóireachta dromchla le haghaidh páirteanna graifíte, tá tarraingt intomhaiste bainte amach ag Taiscí Gaile Ceimiceach (CVD) de Tantalum Carbide (TaC). Ní dhéanann an sciath seo ach an tsubstráit a chosaint; déanann sé ceimic dromchla agus freagairt theirmeach na gcomhpháirteanna a fheiceann an tseirbhís is géire a mhodhnú go gníomhach.

Cad a Dhéanann Cumhdach TaC Laistigh d'Fhoirnéis Pvt?

Téann fás Pvt ar aghaidh trí bhunábhar sic a fholimniú os cionn 2,000°C. Téann na speicis ghal a thagann as i dtreo criostal síl níos fuaire, áit a dtógann comhdhlúthú agus athchriostalú an boule de réir a chéile. Féadfaidh rith amháin na céadta uair an chloig a mhaireann. Le linn an eatraimh seo, tugann gach dromchla graifíte - ballaí breogán, coimeádán síl, fáinní treorach - aghaidh ar ghal shíorshaibhir sileacain, ar ghrádáin theirmeach foircneacha, agus ar strus meicniúil ó neamhréireanna leathnaithe teirmeach.

Gan sraitheanna cosanta, téann graifít faoi dhá chosán díghrádaithe comhthreomhar. Tá ceann acu fisiciúil: scaoileann creimeadh dromchla cáithníní mín charbóin isteach sa sruth gaile. Is ceimiceach an ceann eile: imoibríonn gal sileacain le graifít chun SiC so-ghalaithe nó speicis idirghabhálaí eile a fhoirmiú, ag tanú de réir a chéile ar bhalla an chomhpháirte. Tugann an dá bhealach isteach braislí carbóin nó rianaíonn siad neamhíonachtaí miotail isteach sa chriostail atá ag fás, agus giorraíonn an dá bhealach saolré inúsáidte troscáin foirnéise daor.

Cuireann sciath CVD TaC isteach ar na meicníochtaí seo. Tá an ciseal sciath rialaithe stoichiometrically, pinhole-saor in aisce, agus cloí leis an tsubstráit graifít. Cuireann sé aghaidh atá támh go ceimiceach ar an ngal ardteochta, mar sin ní dhéanann an graifít bhunúsach teagmháil dhíreach leis an timpeallacht imoibríoch. Athraíonn an deighilt seo an conair éillithe go bunúsach.

Feabhsuithe Breathnaithe ar Chaighdeán Criostail

Is minic a thuairiscíonn saothróirí criostail go bhfuil comhghaol idir comhpháirteanna atá brataithe le TaC agus áirimh níos ísle de chuimsiú carbóin agus foirceannadh micreaphíobáin. Luíonn an míniú ar chumas an bhrataithe riocht dromchla seasmhach a choinneáil ar feadh il-rith. Athraíonn graifít neamhbhrataithe le himeacht ama - méadaíonn a porosity, aistríonn a emissivity, agus sruthaíonn a dáileadh teochta áitiúil. Cuireann na hathruithe céimseacha seo isteach ar shiméadracht an réimse teirmeach atá riachtanach d'fhás gathach aonfhoirmeach.

I gcodarsnacht leis sin, caomhnaíonn réimse teirmeach cobhsaí na grádáin teochta aiseach agus gathacha a theastaíonn le haghaidh fás céimshreafa rialaithe ar dhromchla an tsíl. Le sciath TaC, coimeádann an taobh istigh breogán a chéimseata bunaidh agus a emissivity teirmeach thar timthriallta fáis níos mó. Is é an toradh ná dáileadh níos déine ar mhéadracht cháilíochta criostail ó rith go rith, rud a ardaíonn go díreach an codán de sliseog inúsáidte in aghaidh an boule.

Comhpháirt Breisithe Saoil agus Costas Oibriúcháin

Is minic a luíonn cás eacnamaíoch an bhrataithe TaC ar shíneadh an tsaoil. D’fhéadfadh go mbeadh gá le comhpháirteanna graifíte i bhfoirm neamhbhrataithe a athsholáthar tar éis 10-20 rith fáis, ag brath ar an bpróifíl teochta ar leith agus ar an ré rite. In oibríochtaí foirnéise doiciméadaithe, déanann coibhéisí atá brataithe le TaC, 2-3 huaire an saol seirbhíse sin a bhaint amach go rialta sula léirítear meáchain caillteanas intomhaiste nó garbhú dromchla.

Eascraíonn an marthanacht seo as leáphointe ard an bhrataithe (os cionn 3,800 °C) agus a chomhéifeacht íseal idirleata do charbón agus sileacain araon. Fiú ag 2,200°C, tá idirleathadh ar fud an chomhéadain brataithe-foshraith fós diomaibhseach. Ní dhéanann an sciath doirteadh, calóg nó dílaminate faoi thimthriall teirmeach, ar choinníoll go bhfuil na paraiméadair sil-leagan CVD optamaithe i gceart. Mar thoradh ar eatraimh níos faide idir athsholáthar comhpháirteanna is lú timthriallta fuarú-teasaithe foirnéise, níos lú saothair le haghaidh stróiceadh agus athchóimeáil, agus tomhaltas níos ísle de stoc graifíte ardíonachta.

Sonraíochtaí Íonachta a Bhaineann le Leathsheoltóirí

I gcás SiC de ghrád feiste, is féidir le neamhíonachtaí miotalacha ag leibhéil páirteanna in aghaidh an mhilliúin saolré iompróra agus voltas miondealaithe a dhíghrádú. Mar sin ní mór don sciath féin a bheith comhoiriúnach le leathsheoltóirí. Baineann CVD TaC a phróiseáiltear ó réamhtheachtaithe ardíonachta amach íonacht dhoiciméadaithe 99.999841%. Níl an figiúr seo teagmhasach: léiríonn sé rialú d’aon ghnó ar íonú gáis réamhtheachtaithe, glaineacht imoibreora, agus láimhseáil iar-shíleáil. Ag an leibhéal íonachta seo, fanann aon speiceas miotalach a d’fhéadfadh idirleathadh ón sciath isteach sa chéim ghaile faoi bhun na dteorainneacha braite anailíse ar feadh tréimhsí fáis tipiciúil.

Páirteanna Graphite Brataithe Coitianta

Cuimsíonn réimsí teirmeacha PVT de ghnáth idir cúig agus ocht gcomhpháirt graifíte ar leith ar féidir leo leas a bhaint as cur i bhfeidhm TaC:

Breogáin, ina bhfuil an púdar foinse SiC agus a chothaíonn na teochtaí is airde.

Sealbhóirí síolta, a ghaireann an criostal síl agus a éilíonn teagmháil theirmeach beacht.

Fáinní treorach, a mhúnlaíonn an cosán sreafa gaile i dtreo an tsíl.

Fáinní breogán agus spacers, a shainíonn an bhearna idir foinse agus síol.

Sciathanna inslithe breise nó cuaillí tacaíochta i ndearaí foirnéise áirithe.

Cruthaíonn sciath na gcodanna seo go léir nó an chuid is mó díobh riocht dromchla comhsheasmhach ar fud an chrios te, seachas dromchlaí measctha brataithe agus neamhbhrataithe a d'fhéadfadh neamhshiméadrachtaí teirmeacha nó ceimiceacha logánta a thabhairt isteach.

Cén fáth CVD Seachas Modhanna Taiscthe Eile？

Ní fheidhmíonn gach bratú TaC mar an gcéanna. Táirgeann bealaí spraeála plasma nó bealaí stroighne pacáiste sraitheanna níos tiús ach le porosity níos airde, greamaitheacht níos boichte, agus riosca níos mó de spallation faoi turraing teirmeach. Déanann CVD idirdhealú idir é féin agus an bratú adamh-ar-adamh a fhás ó réamhtheachtaithe gaile-chéim. Táirgeann sé seo micreastruchtúir lán-dlúth le méideanna gráin ar ord cúpla micriméadair agus aonfhoirmeacht tiús laistigh de ±5 μm trasna comhpháirteanna limistéar mór.

Sonraítear tiús caighdeánach CVD TaC ag 30 ± 5 μm don chuid is mó de na breogáin agus na sealbhóirí PVT. I gcás foirnéisí ag rith timthriallta leathnaithe nó teochtaí buaic níos airde, is féidir tiús saincheaptha suas le 40 μm a chur i bhfeidhm. Méadaíonn bratuithe níos tiús fad an bhacainn idirleata ach teastaíonn meaitseáil chúramach le comhéifeacht leathnaithe teirmeach an tsubstráit graifíte chun strus idir-éadan a sheachaint – fachtóir a bhfuil tréithe maith aige i ndearadh próisis CVD.

Breithnithe Praiticiúla maidir le hUchtú

Ba cheart go mbeifí ag súil le coigeartuithe ar rialú teochta in áiseanna atá ag aistriú ó chomhpháirteanna neamhbhrataithe go comhpháirteanna atá brataithe le TaC. Athraíonn an sciath aistritheacht an dromchla, ar féidir léi léamha na bpiriméadar nó an calabrú cumhachta-go-teocht a aistriú faoi 20–50°C. Tá an t-aistriú seo intuartha agus in-athdhéanta, mar sin is leor rith gearr calabraithe chun na pointí socraithe teirmeacha cearta a athbhunú. Tar éis an chúitimh tosaigh sin, iompraíonn an córas brataithe níos comhsheasmhaí trasna rití ná a mhacasamhail neamhbhrataithe, rud a laghdaíonn an gá atá le tiúnadh in aghaidh an rith.

Conclúid

Cuireann táirgeadh SiC bunaithe ar PVT éilimh neamhghnácha ar chomhpháirteanna réimse teirmeach graifíte. Tugann sciath CVD TaC aghaidh ar na héilimh seo trí cheithre éifeacht idirnasctha: cuireann sé scaoileadh cáithníní carbóin faoi chois, blocálann sé ionsaí sileacain ar an tsubstráit, caomhnaíonn sé siméadracht réimse teirmeach thar sraitheanna rite leathnaithe, agus fadaíonn sé eatraimh athsholáthair comhpháirteanna. I dteannta a chéile, feabhsaíonn na torthaí seo íonacht na criostail, méadaíonn siad an táirgeacht inúsáidte in aghaidh an boule, agus laghdaítear an ranníocaíocht chostais in aghaidh an wafer ó chodanna inchaite. De réir mar a théann méideanna sliseog SiC i dtreo 200 mm agus riachtanais dlúis lochtanna ag teannadh tuilleadh, is dócha go méadóidh glacadh bratuithe innealtóireachta cosúil le TaC ó rogha go sonraíocht bhunlíne i línte ard-mhonaraíochta.