Kísilkarbíðdeiglur knýja næstu kynslóð hálfleiðara kristallavöxt

1. Inngangur

Fyrir aðeins sólarhring tilkynnti Wolfspeed um mikla stækkun á fyrirtækinu sínu. kísilkarbíð verksmiðju fyrir skífur í Þýskalandi, sem vitnar í fordæmalausa eftirspurn frá framleiðendum rafknúinna ökutækja eins og BMW og Volkswagen. Þessi ráðstöfun undirstrikar alþjóðlega kapphlaup um að auka framleiðslu á SiC hálfleiðurum - tækjum sem gera kleift að hlaða hraðar, auka skilvirkni og fá minni raforkukerfi. En á bak við hverja afkastamikla SiC flís leynist minna glæsilegur en jafn mikilvægur þáttur: kísilkarbíðdeiglan.

Ólíkt hefðbundnum grafít- eða kvarsdeiglum, kísill karbít Deiglur eru hannaðar til að þola þær erfiðustu aðstæður sem krafist er til að rækta afarhreina SiC kristalla. Þessi grein kannar hvernig þessi sérhæfði keramikþáttur gerir byltingar mögulegar í framleiðslu hálfleiðara, langt út fyrir eldhúsáhöld eða iðnaðarslípiefni.

2. Hvers vegna kísilkarbíðdeiglur? Eðlisfræði kristalvaxtar

Að rækta einn kristal af kísilkarbíð er ekki eins og að bræða sykur — það þarf hitastig yfir 2,200°C í nær lofttæmisumhverfi. Við þessar öfgar brotna flest efni niður, hvarfast við eða menga bráðna hlutinn. Farið inn í kísilkarbíðdeigluna.

Búið til úr hágæða kísilkarbíð Þessar deiglur, sem eru úr keramik, bjóða upp á einstakan hitastöðugleika, litla hitaþenslu og efnafræðilega óvirkni. Mikilvægast er að þær lágmarka kolefnis- og málmóhreinindi sem gætu spillt rafmagnseiginleikum skífunnar sem myndast.

3. PVT ferlið: Þar sem deiglur ná árangri eða mistakast

3.1. Útskýring á líkamlegum gufuflutningi (PVT)

Algengasta aðferðin til að framleiða SiC-kúlur er eðlisfræðilegur gufuflutningur. Í þessu ferli er SiC-duft sett í deiglu inni í lokuðum ofni. Þegar duftið gufar upp við mikinn hita flyst gufan upp og endurkristallast á kaldari fræjum. kristal, sem myndar hægt og rólega einlita stálstöng.

Deiglan er ekki bara ílát - hún er virkur þátttakandi. Lögun hennar, gegndræpi og yfirborðsefnafræði hafa bein áhrif á gufuflæði, kjarnamyndun og gallamyndun.

3.2. Efnisleg hreinleiki skiptir máli

Jafnvel örsmá óhreinindi frá veggjum deiglunnar geta valdið örpípum eða tilfærslum í kristalgrindinni. Þess vegna nota leiðandi framleiðendur hvarfbundið kísilkarbíð (RBSiC) eða sintrað hágæða SiC — oft sérsmíðað sem kísilkarbíð keramik súlur, hringir eða rörsamstæður — til að klæða eða smíða allt deiglukerfið.

Athyglisvert er að þó að framleiðsla verksmiðju fyrir kísilnítríðdeiglur sé að aukast fyrir aðrar háhitaframleiðslur, þá er SiC enn gullstaðallinn fyrir SiC kristalvöxt vegna eindrægni efna. Samanburður á bórkarbíði og kísilkarbíði mælir oft með SiC hér vegna betri varmaleiðni og minni hvarfgirni við SiC gufu.

4. Handan við deigluna: Að styðja við SiC innviði

Deiglan starfar ekki einangruð. Hún er hluti af vistkerfi sem vinnur við háan hita og inniheldur:

• Hitaeiningarrör úr kísilkarbíði fyrir nákvæma hitastigsmælingu
• Kísilkarbíð keramikrör fyrir ofnaeinangrun og gasflæðisstýringu
• Brennistútar úr kísilkarbíði í forhitunarsvæðum
• RBSiC kísilkarbíð flísablokkir sem burðarvirki

Þessir íhlutir — sem oft eru framleiddir samhliða deiglum — tryggja hitauppstreymi og vélrænan heilleika í vikur langar vaxtarlotur.

5. Misskilningur: Eldhúsbúnaður vs. iðnaðarveruleiki

Fljótleg leit á netinu að „kísilkarbíð keramikdiskur“ eða „kísilkarbíð baksturs keramikdiskur“ leiðir í ljós fjölda af eldhúsáhöldum. Þó að þessir hlutir nýti sér hitaáfallsþol SiC, eru þeir gerðir úr samsettum keramik með minni hreinleika — alls ekki eins og >99.9% hreinar, verkfræðilegar deiglur sem notaðar eru í hálfleiðaraverksmiðjum.

Á sama hátt eru hlutir eins og matardiskar úr kísilkarbíði, smjördiskar eða jóladiskar skrautlegir eða nýjungar í matargerð. Þeir deila sama grunnefni en þjóna allt öðrum tilgangi. Að rugla þeim saman við iðnaðaríhluti úr kísilkarbíði er eins og að bera saman leikfangadróna og hernaðarómaðan loftför.

6. Framtíðarhorfur: Að auka hreinleika og rúmfræði

Þar sem 8 tommu SiC-skífur eru orðnar staðlaðar er hönnun deigla að þróast. Verkfræðingar þróa nú sérsniðnar kísilkarbíðhringjasamsetningar og sundurliðaðar deiglur til að stjórna spennu og auka afköst. Sum sprotafyrirtæki eru jafnvel að gera tilraunir með kísilkarbíð porous keramikrör til að fínstilla gufuþrýstingshalla.

Á sama tíma er markaðurinn fyrir hágæða kísilnítríðduft að vaxa samhliða og styður við viðbótaríhluti eins og sérsniðna kísilnítríð hitaskjöldu og kísilnítríðplötur sem vernda ofnveggi — en SiC er enn ómissandi í kjarnanum.

7. Niðurstaða

Kísilkarbíðdeiglan mun kannski aldrei prýða matarborðið, en hún er hljóðlega að gera rafvædda framtíðina mögulega. Frá rafknúnum ökutækjum til 5G innviða, öll SiC-rafmagnstæki eiga uppruna sinn að rekja til þessa óáberandi keramikíláts. Þegar kristalræktunartækni þróast, mun nákvæmniverkfræði SiC-deiglanna einnig þróast - sem sannar að í hátækniframleiðslu er jafnvel ílátið afar mikilvægt.

Vefsíða okkar, stofnuð 17. október 2012, er hátæknifyrirtæki sem sérhæfir sig í rannsóknum og þróun, framleiðslu, vinnslu, sölu og tæknilegri þjónustu á keramikefnum eins og sílikoni. Vörur okkar eru meðal annars bórkarbíð keramikvörur, bórnítríð keramikvörur, kísillkarbíð keramikvörur, kísillnítríð keramikvörur, sirkondíoxíð keramikvörur o.s.frv. Ef þú hefur áhuga, vinsamlegast hafðu samband við okkur.