Pala en voladís de carbur de silici

La pala en voladís de carbur de silici és un component industrial d'alt rendiment basat en la tecnologia de SiC unit per reacció (RBSiC). Dissenyada per a escenaris difícils com el processament de làmines de semiconductors, el recobriment de cèl·lules fotovoltaiques i la deposició química de vapor a alta temperatura (CVD). La seva estructura única de voladís d'un sol braç, combinada amb les característiques de resistència extremes del carbur de silici, pot mantenir una precisió de deformació mil·limètrica en un entorn continu d'alta temperatura de 1350 ℃, convertint-se en una solució revolucionària per substituir el quars tradicional, els aliatges metàl·lics i altres materials.

Avenç en materials: reconstrucció d'enginyeria del carbur de silici

1. Micromiracle del procés de sinterització per reacció

Aproximadament un 10-15% de fase de silici lliure es forma al límit de gra de la pala en voladís mitjançant el procés de sinterització per reacció de la fosa de silici que penetra a la preforma de silici, formant una estructura d'enclavament tridimensional. Aquesta microestructura li confereix una densitat de 3.02 g/cm³, una porositat inferior al 0.1% i una resistència a la flexió de fins a 250 MPa (20 ℃), tot mantenint un pes lleuger (un 40% menys que l'acer inoxidable) i un mòdul elàstic de 300 GPa fins i tot a 1200 ℃.

2. L'equilibri final dels paràmetres termodinàmics

El coeficient d'expansió tèrmica (CTE) del cantilever es controla amb precisió a 4.5 × 10-6K-1, que s'adapta molt bé al material de recobriment de l'equip LPCVD (deposició química de vapor a baixa pressió) per reduir la tensió d'interfície causada per la desajust tèrmic. La seva conductivitat tèrmica arriba als 45 W/(m·K) a 1200 ℃, cosa que pot absorbir ràpidament la calor i evitar el sobreescalfament local, i amb el disseny patentat de la matriu de forats de dissipació de calor, la diferència de temperatura de la safata de l'oblea és inferior a 2 ℃/m².

Avantatge tècnic: El salt del laboratori a la producció en massa

1. Disseny adaptatiu automàtic

L'àrea de càrrega de la pala en voladís adopta una estructura de finestra modular (precisió d'obertura ±0.05 mm), que suporta un sistema d'agafada d'enllaç de 12 eixos equipat amb oblies de 150-300 mm i compatible amb el braç del robot. Els extrems fixos es van proveir d'un gruix de paret gradient (δ₁=8.6 mm a δ₁ 4.8 mm) per garantir la rigidesa estructural i disminuir el pes total en un 22% en ₃ per complir els requisits d'estabilitat dinàmica en la transmissió d'alta velocitat.

2. Revolució en el control de la contaminació

Mitjançant la generació in situ d'una capa de passivació de SiO₂ de 2-5 μm a la superfície, la fulla en voladís a l'atmosfera corrosiva que conté Cl₂, HF i precipitació d'ions metàl·lics és inferior a 0.1 ppb, que és 3 ordres de magnitud inferior al material d'alúmina. Després de 1000 proves de cicle d'alta temperatura, el nombre de partícules superficials que cauen és sempre inferior a 5/m2, complint els requisits de neteja de Classe 10 de la fabricació de semiconductors.

Detall ràpid:

1. Altres noms: Paleta de transferència d'oblies d'alta temperatura; Vehicle en voladís RBSiC; Plataforma en voladís recoberta; Vàlid monolític de SiC.

2. Sol·licitud: 

Fabricació de semiconductors: transport de làmines en forns de difusió, forns de recuit, forns d'oxidació i altres equips.

Recobriment fotovoltaic: Suport per al transport de galeta del procés PECVD de cèl·lules TOPCon/HJT,

3. Paràmetres bàsics: la resistència a la flexió és de 380 MPa (temperatura ambient) →280 MPa (1400 ℃), el coeficient d'expansió tèrmica és de 4.2 × 10⁻⁶/℃ i la taxa de corrosió del 40% HF és inferior a 0.008 mm/any. Atmosfera inert de 1600 ℃ d'ús continu, ambient d'oxidació de 1400 ℃, suporta un cicle de xoc tèrmic de 1400 ℃↔25 ℃ 500 vegades.

Fabricació d'oblees de semiconductors

Bastidor d'oblies de forn de difusió: en el procés de dopatge de fòsfor/bor, l'oblia de silici de 300 mm se sotmet a un tractament tèrmic de 1250 ℃/8 hores, i la variable de forma és inferior a 0.1 mm/m.

Safata de creixement epitaxial: per a la deposició MOCVD de capes epitaxials de SiC, que permet el posicionament a nanoescala de les oblies sota un buit de 10-6 Torr.

producció de cèl·lules fotovoltaiques

Vehicle de recobriment PERC: sotmès a un bombardeig de plasma de 800 ℃ en equips PECVD, la vida útil de més de 5000 vegades, 8 vegades superior a la dels materials de grafit.

Sinterització làser TOPCon: Amb un sistema làser amb una amplada de pols de 10 ns, la precisió d'alineació de sinterització selectiva de la capa posterior de silici policristal·lí s'aconsegueix amb ±3 μm.

1. Avenç subversiu en les propietats dels materials

L'hèlix de voladís de carbur de silici adopta la tecnologia de carbur de silici de sinterització reactiva (RBSiC) i penetra la matriu de carbur de silici a través del silici fos per aconseguir una estructura densa amb una porositat < 0.5%. La seva resistència a la flexió és de fins a 380 MPa (temperatura ambient) i manté una resistència de 280 MPa a una temperatura alta de 1400 ℃.

2. Estabilitat en entorns extrems

Resistència a altes temperatures: temperatura de treball contínua fins a 1600 ℃ (atmosfera inert), resistència a curt termini fins a 1800 ℃ a altes temperatures instantànies (com ara el procés de sinterització làser), sense risc de reblaniment ni deformació.

Resistència a la corrosió: la taxa de corrosió d'àcids forts com HF, HCl i H₂SO₄ és < 0.01 mm/any. La vida útil de les cambres de reacció CVD que contenen Cl₂/O₂ va augmentar de 5 a 8 vegades en comparació amb els materials de grafit.

Resistència al xoc tèrmic: Suporta un cicle de canvi ràpid de temperatura de 1400 ℃ ↔ 25 ℃ (ΔT = 1375 ℃), sense esquerdes ni atenuació de la resistència després de 500 cicles.