การประยุกต์ใช้เบต้าซิลิคอนคาร์ไบด์ (β-SiC) ในเซรามิกเผาผนึกขั้นสูง?

ผง β-SiC (3C-SiC ซิลิคอนคาร์ไบด์ทรงลูกบาศก์) มีคุณสมบัติการเผาผนึกที่เหนือกว่า α-SiC (ซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียว/ดำทรงหกเหลี่ยม) อย่างมาก ทำให้สามารถเพิ่มความหนาแน่นได้ด้วยการเผาผนึกที่อุณหภูมิต่ำโดยไม่ต้องใช้แรงดัน การอัดร้อน และการอัดไอโซสแตติกแบบร้อน ผลึกทรงลูกบาศก์ให้คุณสมบัติทางความร้อนและเชิงกลแบบไอโซโทรปิก พร้อมด้วยเม็ดเกรนที่ละเอียดและสม่ำเสมอ หลังจากเผาผนึกด้วยผงที่มีความบริสุทธิ์สูงแล้ว สามารถนำไปผลิตเป็นเซรามิกโครงสร้างสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ชิ้นส่วนโครงสร้างที่ทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อน เฟอร์นิเจอร์เตาเผาอุณหภูมิสูง และเป็นเฟสเสริมแรงสำหรับวัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์เซรามิก

ข้อดีของวัสดุแกนกลางสำหรับเซรามิกเผาผนึก

1. ประสิทธิภาพการเผาผนึกสูง : เมื่อเปรียบเทียบกับ α-SiC แล้วβ-SiCสามารถเผาผนึกได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าและมีความหนาแน่นสูงได้ง่ายกว่า เหมาะสำหรับการเผาผนึกแบบไร้แรงดันเพื่อผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่และรูปทรงซับซ้อน ช่วยลดความยากในการเผาผนึกและต้นทุนการผลิต
2. ประสิทธิภาพแบบไอโซโทรปิก : ผลึกทรงลูกบาศก์แสดงให้เห็นว่าไม่มีความแตกต่างในทิศทางของสมบัติทางความร้อนและทางกล ทำให้ได้ความสม่ำเสมอของมิติที่ดีและการเสียรูปต่ำหลังจากการกลึงขึ้นรูปอย่างแม่นยำ
3. โครงสร้างละเอียดและมีความแข็งแรงสูง : วัสดุที่ขึ้นรูปด้วยกระบวนการเผาผนึกมีโครงสร้างละเอียด มีความแข็งแรงดัดงอสูง และทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดีเยี่ยม ป้องกันการแตกร้าวภายใต้รอบการให้ความร้อนและการทำให้เย็นอย่างรวดเร็ว
4. ความทนทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อน รวมถึงการนำความร้อนสูง : ทนทานต่อการกัดกร่อนจากกรดและด่างเข้มข้น และการออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง มีการนำความร้อนสูงและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ เกรดความบริสุทธิ์สูงมีสิ่งเจือปนโลหะต่ำมาก เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความสะอาดของเซมิคอนดักเตอร์
5. สามารถปรับแต่งคุณสมบัติการเติมสารเจือปนได้ : สามารถสร้างคุณสมบัติการนำไฟฟ้าหรือกึ่งตัวนำได้โดยการเติมสารเจือปนผ่านกระบวนการเผาผนึก เพื่อให้ตรงตามสภาวะการทำงานทางไฟฟ้า

สถานการณ์การใช้งานหลัก

1. ชิ้นส่วนเซรามิกเผาผนึกสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ (ผง β-SiC ความบริสุทธิ์สูง)

ผลิตโดยการเผาผนึกจากผง β-SiC บริสุทธิ์สูง (แตกต่างจากชิ้นส่วนโมโนลิธิก CVD) เพื่อใช้ทดแทนกระบวนการผลิตขั้นสูงภายในประเทศ: – ห้องกัดด้วยพลาสมา: วงแหวนขอบ, วงแหวนโฟกัส, ซับในห้อง, ฐานรองรับฉนวน – อุปกรณ์อบชุบความร้อน/การปลูกผลึก: ตัวรองรับเวเฟอร์, เรือเวเฟอร์, ใบพายคานยื่น, ท่อเตาเผา, แผ่นกั้นความร้อน – อุปกรณ์ขัดและตรวจสอบ: หัวจับสุญญากาศเซรามิก, เวเฟอร์จำลอง, ส่วนประกอบแท่นเคลื่อนที่ความแม่นยำสูง

หมายเหตุ: β-SiC ที่ผ่านกระบวนการเผาผนึกนั้นมีคุณภาพและความหนาแน่นด้อยกว่า β-SiC ที่ผลิตด้วยวิธี CVD แบบโมโนลิธิก แต่มีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนที่โดดเด่นสำหรับการใช้งานในเทคโนโลยีการผลิตขั้นสูง

2. เซรามิกโครงสร้างอุตสาหกรรม ทนทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อน

– แหวนซีลเชิงกล, ตลับลูกปืนเซรามิก, ปลอกกันสึกหรอสำหรับปั๊มและวาล์ว, หัวฉีดพ่นทราย, หัวฉีดเตาเผา – ชิ้นส่วนกันสนิมและกันสึกหรอสำหรับอุตสาหกรรมเคมีและโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ทนต่อการกัดกร่อนระดับปานกลางถึงรุนแรง

3. ส่วนประกอบทางความร้อนของเตาเผาอุณหภูมิสูง

ลูกกลิ้ง, คาน, แผ่นชั้นวาง, ตัวรองรับ, เบ้าหลอม, ท่อป้องกันเทอร์โมคัปเปิล, ท่อทำความร้อนแบบแผ่รังสี ใช้ในเตาเผาลูกกลิ้งและเตาอบชุบแข็ง มีความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดี เหมาะสำหรับวงจรการเพิ่มและลดอุณหภูมิบ่อยครั้ง มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าอุปกรณ์เตาเผา α-SiC แบบดั้งเดิม

4. เฟสเสริมแรงสำหรับวัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์เซรามิก (CMC)

ผง/เส้นใย β-SiC ทำหน้าที่เป็นสารเติมแต่งเสริมแรงสำหรับเซรามิกคอมโพสิต SiC/SiC ซึ่งใช้ในชิ้นส่วนโครงสร้างความร้อนที่อุณหภูมิสูงและชิ้นส่วนป้องกันที่ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เพื่อเพิ่มความเหนียวและความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน

5. อุปกรณ์ป้องกันทางทหารและชิ้นส่วนพิเศษทนอุณหภูมิสูง

แผ่นเกราะเซรามิกกันกระสุน ชิ้นส่วนกันกระแทกน้ำหนักเบา ชิ้นส่วนโครงสร้างทนรังสีอุณหภูมิสูงสำหรับอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ ทนต่อการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงและความเสียหายจากรังสี

พารามิเตอร์ทางเทคนิคที่สำคัญของเซรามิก β-SiC ที่ผ่านกระบวนการเผาผนึก