2. Experimentell process
2.1 Härdning av självhäftande film
Det observerades att direkt skapa en kolfilm eller binda med grafitpapper påSiC-skivorbelagd med lim ledde till flera problem:
1. Under vakuum, limfilmen påSiC-skivorutvecklat ett skalliknande utseende på grund av betydande luftutsläpp, vilket resulterade i ytporositet. Detta hindrade limskikten från att binda ordentligt efter förkolning.
2. Under limning,rånmåste placeras på grafitpapperet på en gång. Om ompositionering sker kan ojämnt tryck minska limmets enhetlighet, vilket negativt påverkar bindningskvaliteten.
3. Vid vakuumoperationer orsakade frigörandet av luft från limskiktet avskalning och bildandet av många hålrum i limfilmen, vilket resulterade i bindningsdefekter. För att lösa dessa problem, förtorkning av limmet påwafer'slimning av ytan med en värmeplatta efter spin-coating rekommenderas.
2.2 Karboniseringsprocessen
Processen att skapa en kolfilm påSiC fröskivaoch bindning av det till grafitpapper kräver förkolning av limskiktet vid en specifik temperatur för att säkerställa tät bindning. Ofullständig förkolning av limskiktet kan leda till att det sönderfaller under tillväxten, vilket frigör föroreningar som påverkar kristalltillväxtkvaliteten. Att säkerställa fullständig förkolning av limskiktet är därför avgörande för högdensitetsbindning. Denna studie undersöker effekten av temperatur på limförkolning. Ett enhetligt skikt av fotoresist applicerades pårånytan och placeras i en rörugn under vakuum (<10 Pa). Temperaturen höjdes till förinställda nivåer (400 ℃, 500 ℃ och 600 ℃) och hölls i 3-5 timmar för att uppnå förkolning.
Experiment indikerade:
Vid 400 ℃, efter 3 timmar, förkolnade inte den vidhäftande filmen och såg mörkröd ut; ingen signifikant förändring observerades efter 4 timmar.
Vid 500 ℃, efter 3 timmar, blev filmen svart men transmitterade fortfarande ljus; ingen signifikant förändring efter 4 timmar.
Vid 600 ℃, efter 3 timmar, blev filmen svart utan ljustransmission, vilket indikerar fullständig förkolning.
Därför måste den lämpliga limningstemperaturen vara ≥600℃.
2.3 Appliceringsprocess för lim
Den självhäftande filmens enhetlighet är en kritisk indikator för att utvärdera limappliceringsprocessen och säkerställa ett enhetligt bindningsskikt. Det här avsnittet utforskar den optimala centrifugeringshastigheten och beläggningstiden för olika limfilmstjocklekar. Enhetligheten
u av filmtjockleken definieras som förhållandet mellan den minsta filmtjockleken Lmin och den maximala filmtjockleken Lmax över det användbara området. Fem punkter på skivan valdes ut för att mäta filmtjockleken och enhetligheten beräknades. Figur 4 visar mätpunkterna.
För högdensitetsbindning mellan SiC-skivan och grafitkomponenterna är den föredragna limfilmtjockleken 1-5 µm. En filmtjocklek på 2 µm valdes, applicerbar för både kolfilmframställning och oblat/grafitpappersbindningsprocesser. De optimala spin-coating-parametrarna för det karboniserande limmet är 15 s vid 2500 r/min, och för bindningslimmet 15 s vid 2000 r/min.
2.4 Bindningsprocess
Under limningen av SiC-skivan till grafit/grafitpapper är det avgörande att helt eliminera luft och organiska gaser som genereras under förkolning från bindningsskiktet. Ofullständig gaseliminering resulterar i tomrum, vilket leder till ett icke tätt bindningsskikt. Luften och de organiska gaserna kan evakueras med hjälp av en mekanisk oljepump. Inledningsvis säkerställer kontinuerlig drift av den mekaniska pumpen att vakuumkammaren når sin gräns, vilket tillåter fullständig luftavlägsning från bindeskiktet. Snabb temperaturökning kan förhindra snabb gaseliminering under högtemperaturförkolning, vilket bildar tomrum i bindningsskiktet. Adhesiva egenskaper indikerar betydande avgasning vid ≤120℃, stabiliserande över denna temperatur.
Externt tryck appliceras under limningen för att öka densiteten hos den vidhäftande filmen, vilket underlättar utstötningen av luft och organiska gaser, vilket resulterar i ett bindningsskikt med hög densitet.
Sammanfattningsvis utvecklades bindningsprocesskurvan som visas i figur 5. Under specifikt tryck höjs temperaturen till avgasningstemperaturen (~120℃) och hålls kvar tills avgasningen är klar. Därefter höjs temperaturen till förkolningstemperaturen, bibehålls under den erforderliga varaktigheten, följt av naturlig kylning till rumstemperatur, tryckavlastning och avlägsnande av den bundna skivan.
Enligt avsnitt 2.2 måste den självhäftande filmen förkolnas vid 600 ℃ i över 3 timmar. Därför, i bindningsprocessens kurva, är T2 inställd på 600 ℃ och t2 till 3 timmar. De optimala värdena för bindningsprocessens kurva, bestämda genom ortogonala experiment som studerar effekterna av bindningstryck, första stegets uppvärmningstid t1 och andra stegets uppvärmningstid t2 på bindningsresultat, visas i tabellerna 2-4.
Resultat som anges:
Vid ett bindningstryck på 5 kN hade uppvärmningstiden minimal inverkan på bindningen.
Vid 10 kN minskade tomrumsarean i bindningsskiktet med längre uppvärmning i första steget.
Vid 15 kN, förlängning av uppvärmningen i första steget, minskade hålrummen avsevärt, vilket till slut eliminerade dem.
Andra stegets upphettningstidens effekt på bindningen var inte uppenbar i de ortogonala testerna. Att fixera bindningstrycket till 15 kN och uppvärmningstiden för första steget vid 90 minuter, andra stegets uppvärmningstid på 30, 60 och 90 minuter resulterade alla i hålrumsfria täta bindningsskikt, vilket indikerar att uppvärmningstiden för andra steget hade liten inverkan på bindningen.
Optimala värden för limningsprocessens kurva är: limningstryck 15 kN, första stegets uppvärmningstid 90 min, första stegets temperatur 120 ℃, andra stegets uppvärmningstid 30 min, andra stegets temperatur 600 ℃ och andra stegets hålltid 3 timmar.
Posttid: 2024-jun-11