Khay gốm SiC dùng cho giá đỡ wafer có khả năng chịu nhiệt độ cao
Khay gốm silicon carbide (Khay SiC)
Một linh kiện gốm hiệu suất cao dựa trên vật liệu silicon carbide (SiC), được thiết kế cho các ứng dụng công nghiệp tiên tiến như sản xuất chất bán dẫn và sản xuất đèn LED. Chức năng cốt lõi của nó bao gồm làm vật mang wafer, nền tảng quy trình khắc, hoặc hỗ trợ quy trình nhiệt độ cao, tận dụng độ dẫn nhiệt vượt trội, khả năng chịu nhiệt độ cao và độ ổn định hóa học để đảm bảo tính đồng nhất của quy trình và năng suất sản phẩm.
Các tính năng chính
1. Hiệu suất nhiệt
- Độ dẫn nhiệt cao: 140–300 W/m·K, vượt trội hơn đáng kể so với than chì truyền thống (85 W/m·K), cho phép tản nhiệt nhanh và giảm ứng suất nhiệt.
- Hệ số giãn nở nhiệt thấp: 4,0×10⁻⁶/℃ (25–1000℃), gần giống với silicon (2,6×10⁻⁶/℃), giảm thiểu rủi ro biến dạng nhiệt.
2. Tính chất cơ học
- Độ bền cao: Độ bền uốn ≥320 MPa (20℃), chịu được nén và va đập.
- Độ cứng cao: Độ cứng Mohs 9,5, chỉ đứng sau kim cương, mang lại khả năng chống mài mòn vượt trội.
3. Độ ổn định hóa học
- Khả năng chống ăn mòn: Chống lại axit mạnh (ví dụ: HF, H₂SO₄), thích hợp cho môi trường khắc.
- Không từ tính: Độ từ tính nội tại <1×10⁻⁶ emu/g, tránh gây nhiễu cho các dụng cụ chính xác.
4. Khả năng chịu đựng môi trường khắc nghiệt
- Độ bền nhiệt độ cao: Nhiệt độ hoạt động lâu dài lên tới 1600–1900℃; khả năng chịu nhiệt ngắn hạn lên tới 2200℃ (môi trường không có oxy).
- Khả năng chống sốc nhiệt: Chịu được sự thay đổi nhiệt độ đột ngột (ΔT >1000℃) mà không bị nứt.
Ứng dụng
| Lĩnh vực ứng dụng | Các tình huống cụ thể | Giá trị kỹ thuật |
| Sản xuất chất bán dẫn | Khắc wafer (ICP), lắng đọng màng mỏng (MOCVD), đánh bóng CMP | Độ dẫn nhiệt cao đảm bảo trường nhiệt độ đồng đều; độ giãn nở nhiệt thấp giúp giảm thiểu hiện tượng cong vênh của tấm wafer. |
| Sản xuất đèn LED | Sự phát triển epitaxial (ví dụ, GaN), cắt lát wafer, đóng gói | Ngăn chặn nhiều loại khuyết tật, nâng cao hiệu suất phát sáng và tuổi thọ của đèn LED. |
| Ngành công nghiệp quang điện | Lò thiêu kết wafer silicon, thiết bị hỗ trợ PECVD | Khả năng chống sốc nhiệt và nhiệt độ cao giúp kéo dài tuổi thọ của thiết bị. |
| Laser & Quang học | Chất nền làm mát bằng laser công suất cao, hệ thống hỗ trợ quang học | Độ dẫn nhiệt cao giúp tản nhiệt nhanh, ổn định các thành phần quang học. |
| Thiết bị phân tích | Giá đỡ mẫu TGA/DSC | Nhiệt dung thấp và phản ứng nhiệt nhanh giúp cải thiện độ chính xác của phép đo. |
Ưu điểm sản phẩm
- Hiệu suất toàn diện: Độ dẫn nhiệt, độ bền và khả năng chống ăn mòn vượt xa gốm alumina và silicon nitride, đáp ứng nhu cầu vận hành khắc nghiệt.
- Thiết kế nhẹ: Mật độ 3,1–3,2 g/cm³ (40% thép), giảm tải quán tính và tăng cường độ chính xác chuyển động.
- Tuổi thọ và độ tin cậy: Tuổi thọ vượt quá 5 năm ở nhiệt độ 1600℃, giảm thời gian ngừng hoạt động và giảm 30% chi phí vận hành.
- Tùy chỉnh: Hỗ trợ hình dạng phức tạp (ví dụ: cốc hút xốp, khay nhiều lớp) với sai số phẳng <15 μm cho các ứng dụng chính xác.
Thông số kỹ thuật
| Danh mục tham số | Chỉ số |
| Tính chất vật lý | |
| Tỉ trọng | ≥3,10 g/cm³ |
| Độ bền uốn (20℃) | 320–410 MPa |
| Độ dẫn nhiệt (20℃) | 140–300 W/(m·K) |
| Hệ số giãn nở nhiệt (25–1000℃) | 4,0×10⁻⁶/℃ |
| Tính chất hóa học | |
| Khả năng kháng axit (HF/H₂SO₄) | Không bị ăn mòn sau 24 giờ ngâm |
| Độ chính xác gia công | |
| Độ phẳng | ≤15 μm (300×300 mm) |
| Độ nhám bề mặt (Ra) | ≤0,4 μm |
Dịch vụ của XKH
XKH cung cấp các giải pháp công nghiệp toàn diện, bao gồm phát triển tùy chỉnh, gia công chính xác và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt. Đối với phát triển tùy chỉnh, chúng tôi cung cấp các giải pháp vật liệu có độ tinh khiết cao (> 99,999%) và xốp (độ xốp 30–50%), kết hợp với mô hình hóa và mô phỏng 3D để tối ưu hóa hình học phức tạp cho các ứng dụng như chất bán dẫn và hàng không vũ trụ. Gia công chính xác tuân theo một quy trình hợp lý: xử lý bột → ép đẳng tĩnh/khô → thiêu kết 2200°C → mài CNC/kim cương → kiểm tra, đảm bảo đánh bóng ở cấp độ nanomet và dung sai kích thước ±0,01 mm. Kiểm soát chất lượng bao gồm thử nghiệm toàn bộ quy trình (thành phần XRD, cấu trúc vi mô SEM, uốn 3 điểm) và hỗ trợ kỹ thuật (tối ưu hóa quy trình, tư vấn 24/7, giao mẫu trong vòng 48 giờ), cung cấp các linh kiện đáng tin cậy, hiệu suất cao cho các nhu cầu công nghiệp tiên tiến.
Những câu hỏi thường gặp (FAQ)
1. Hỏi: Những ngành công nghiệp nào sử dụng khay gốm silicon carbide?
A: Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất chất bán dẫn (xử lý wafer), năng lượng mặt trời (quy trình PECVD), thiết bị y tế (linh kiện MRI) và hàng không vũ trụ (linh kiện nhiệt độ cao) do khả năng chịu nhiệt cực cao và tính ổn định hóa học.
2. Hỏi: Tại sao silicon carbide lại vượt trội hơn khay thạch anh/thủy tinh?
A: Khả năng chống sốc nhiệt cao hơn (lên đến 1800°C so với 1100°C của thạch anh), không bị nhiễu từ và tuổi thọ dài hơn (trên 5 năm so với 6-12 tháng của thạch anh).
3. Hỏi: Khay silicon carbide có thể chịu được môi trường có tính axit không?
A: Có. Chống lại HF, H2SO4 và NaOH với mức độ ăn mòn <0,01mm/năm, lý tưởng cho quá trình khắc hóa học và làm sạch wafer.
4. Hỏi: Khay silicon carbide có tương thích với tự động hóa không?
A: Có. Được thiết kế để hút chân không và xử lý bằng robot, với độ phẳng bề mặt <0,01mm để ngăn ngừa ô nhiễm hạt trong các nhà máy tự động.
5. Hỏi: So sánh chi phí với vật liệu truyền thống là gì?
A: Chi phí trả trước cao hơn (gấp 3-5 lần thạch anh) nhưng TCO thấp hơn 30-50% do tuổi thọ kéo dài, thời gian chết giảm và tiết kiệm năng lượng nhờ khả năng dẫn nhiệt vượt trội.
