Produksjonsprosess for silisiumkarbid

Silisiumkarbid (SiC) er et høy-halvledermateriale som er mye brukt i kraftelektronikk, optoelektronikk og radiofrekvensenheter på grunn av dets utmerkede høy-temperaturmotstand, høy-spenningsmotstand og høy-frekvente egenskaper. Produksjonsprosessen av silisiumkarbid inkluderer hovedsakelig følgende trinn:

Råmaterialeforberedelse: Hovedråvarene for produksjon av silisiumkarbid er silisiumpulver og karbonpulver med høy-renhet. Renheten til silisiumpulveret kreves vanligvis til å være over 99,999 %, mens høy-renhetsgrafitt eller petroleumskoks må brukes til karbonpulveret. Renheten til råvarene påvirker direkte ytelsen til sluttproduktet.

Blanding og støping: Silisiumpulver og karbonpulver blandes i en viss andel, vanligvis med et molforhold mellom karbon-til-silisium kontrollert til omtrent 1:1. Det blandede pulveret presses deretter inn i en grønn kropp. Støping kan gjøres ved kaldpressing eller varmpressing, avhengig av kravene til etterfølgende prosesser.

Høy-temperaturreaksjonssyntese: Den formstøpte grønne kroppen gjennomgår reaksjonssyntese i en høy-temperaturovn, med temperaturen vanligvis kontrollert mellom 1600-2500 grader. Under denne prosessen reagerer silisium og karbon kjemisk for å danne silisiumkarbid. Reaksjonstiden varierer fra flere timer til titalls timer, avhengig av ovnstype og prosessparametere.

Knusing og sortering: De syntetiserte silisiumkarbidblokkene må knuses og sorteres for å oppnå silisiumkarbidpulver med den nødvendige partikkelstørrelsen. Knuseutstyr inkluderer vanligvis kjeveknusere eller kulemøller, mens sortering oppnås gjennom sikting eller luftklassifisering.

Rensebehandling: For å fjerne urenheter som introduseres under syntese, krever silisiumkarbidpulver syrevask eller høy-temperaturrensing. Syrevasking bruker vanligvis saltsyre eller flussyre, mens høy-temperaturrensing utføres under en inert atmosfære ved temperaturer over 2000 grader.

Sintring og fortetting: For applikasjoner som krever silisiumkarbid med høy-tetthet, må pulveret gjennomgå sintring. Sintringsmetoder inkluderer trykkløs sintring, varmpressing og varm isostatisk pressing. Sintringstemperaturer er vanligvis mellom 1800-2200 grader, og tilsetning av sintringshjelpemidler som bor eller aluminium kan fremme fortetting.

Bearbeiding og testing: Det sintrede silisiumkarbidemnet krever maskinering (som skjæring, sliping og polering) for å oppnå de endelige dimensjons- og overflatepresisjonskravene. Etter prosessering er streng ytelsestesting nødvendig, inkludert tetthet, hardhet, termisk ledningsevne og elektriske egenskaper.