Khay gốm SiC dùng làm giá đỡ wafer, có khả năng chịu nhiệt cao.
Khay gốm cacbua silic (Khay SiC)
Một linh kiện gốm hiệu năng 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. Các chức năng cốt lõi của nó bao gồm đóng vai trò là giá đỡ wafer, nền tảng quy trình khắc hoặc hỗ trợ quy trình nhiệt độ cao, tận dụng khả năng dẫn nhiệt, chịu nhiệt độ cao và ổn định hóa học vượt trội để đảm bảo tính đồng nhất của quy trình và năng suất sản phẩm.
Các tính năng chính
1. Hiệu suất tản nhiệt
- Độ dẫn nhiệt cao: 140–300 W/m·K, vượt trội 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 chịu được các axit mạnh (ví dụ: HF, H₂SO₄), thích hợp cho môi trường xử lý khắc.
- Không nhiễm từ: Độ nhạy từ nội tại <1×10⁻⁶ emu/g, tránh gây nhiễu cho các thiết bị đo chính xác.
4. Khả năng chịu đựng môi trường khắc nghiệt
- Độ bền ở nhiệt độ cao: Nhiệt độ hoạt động lâu dài lên đến 1600–1900℃; khả năng chịu nhiệt ngắn hạn lên đến 2200℃ (môi trường không có oxy).
- Khả năng chịu sốc nhiệt: Chịu được sự thay đổi nhiệt độ đột ngột (ΔT >1000℃) mà không bị nứt.
Ứng dụng
| Lĩnh vực ứng dụng | Các kịch bản cụ thể | Giá trị kỹ thuật |
| Sản xuất chất bán dẫn | Khắc tấm bán dẫn (ICP), lắng đọng màng mỏng (MOCVD), đánh bóng CMP | Độ dẫn nhiệt cao đảm bảo trường nhiệt độ đồng đều; hệ số giãn nở nhiệt thấp giúp giảm thiểu hiện tượng cong vênh của tấm bán dẫn. |
| Sản xuất đèn LED | Tăng trưởng epitaxy (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 nung kết tinh tấm silicon, thiết bị hỗ trợ PECVD | Khả năng chịu nhiệt độ cao và sốc nhiệt giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị. |
| Laser & Quang học | Các chất nền làm mát laser công suất cao, giá đỡ hệ thống quang học | Độ dẫn nhiệt cao cho phép tản nhiệt nhanh, giúp ổn định các linh kiện quang học. |
| Dụng cụ phân tích | Giá đỡ mẫu TGA/DSC | Khả năng tản nhiệt thấp và phản ứng nhiệt nhanh giúp cải thiện độ chính xác của phép đo. |
Ưu điểm của sản phẩm
- Hiệu năng toàn diện: Độ dẫn nhiệt, độ bền và khả năng chống ăn mòn vượt trội so với gốm alumina và silicon nitride, đáp ứng các yêu cầu vận hành khắc nghiệt.
- Thiết kế trọng lượng nhẹ: Mật độ 3,1–3,2 g/cm³ (40% so với thép), giảm tải trọng quán tính và tăng độ chính xác chuyển động.
- Tuổi thọ cao & Độ tin cậy: Tuổi thọ sử dụng vượt quá 5 năm ở nhiệt độ 1600℃, giảm thời gian ngừng hoạt động và giảm chi phí vận hành đến 30%.
- Tùy chỉnh: Hỗ trợ các hình dạng phức tạp (ví dụ: cốc hút xốp, khay nhiều lớp) với sai số độ phẳng <15 μm cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao.
Thông số kỹ thuật
| Danh mục tham số | Chỉ báo |
| 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 chống axit (HF/H₂SO₄) | Không có hiện tượng ăn mòn sau 24 giờ ngâm. |
| Gia công chính xác | |
| 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, công ty cung cấp các giải pháp vật liệu có độ tinh khiết cao (>99,999%) và vật liệu xốp (độ xốp 30–50%), kết hợp với mô hình hóa và mô phỏng 3D để tối ưu hóa các hình dạng phức tạp cho các ứng dụng như bán dẫn và hàng không vũ trụ. Gia công chính xác tuân theo quy trình tinh gọn: xử lý bột → ép đẳng tĩnh/ép khô → thiêu kết ở 2200°C → mài CNC/kim cương → kiểm tra, đảm bảo độ bóng ở cấp độ nanomet và dung sai kích thước ±0,01 mm. Kiểm soát chất lượng bao gồm kiểm tra 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 đáp ứng nhu cầu công nghiệp tiên tiến.
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 tấm bán dẫn), năng lượng mặt trời (quy trình PECVD), thiết bị y tế (linh kiện MRI) và hàng không vũ trụ (các bộ phận chịu nhiệt độ cao) nhờ khả năng chịu nhiệt cực cao và độ ổn định hóa học.
2. Hỏi: Tại sao silicon carbide lại vượt trội hơn khay thạch anh/thủy tinh?
A: Khả năng chịu sốc nhiệt cao hơn (lên đến 1800°C so với 1100°C của thạch anh), không bị nhiễu từ và tuổi thọ cao hơn (hơn 5 năm so với 6-12 tháng của thạch anh).
3. Hỏi: Khay làm bằng silicon carbide có thể chịu được môi trường axit không?
A: Có. Chúng có khả năng chống chịu HF, H2SO4 và NaOH với độ ăn mòn <0,01mm/năm, lý tưởng cho việc khắc hóa học và làm sạch tấm bán dẫn.
4. Hỏi: Khay silicon carbide có tương thích với hệ thống tự động hóa không?
A: Vâng. Được thiết kế để hút chân không và xử lý bằng robot, với độ phẳng bề mặt <0,01mm nhằm ngăn ngừa ô nhiễm hạt trong các nhà máy tự động.
5. Hỏi: So sánh chi phí với các vật liệu truyền thống thì như thế nào?
A: Chi phí ban đầu cao hơn (gấp 3-5 lần so với thạch anh) nhưng tổng chi phí sở hữu (TCO) thấp hơn 30-50% nhờ tuổi thọ kéo dài, giảm thời gian ngừng hoạt động và tiết kiệm năng lượng nhờ khả năng dẫn nhiệt vượt trội.
