2. Eksperimentālais process
2.1. Līmplēves sacietēšana
Tika novērots, ka tieši veidojot oglekļa plēvi vai savienojot ar grafīta papīruSiC vafelespārklājums ar līmi izraisīja vairākas problēmas:
1. Vakuuma apstākļos uzklājiet līmplēviSiC vafelesradīja skalu līdzīgu izskatu ievērojamas gaisa izdalīšanās dēļ, kā rezultātā radās virsmas porainība. Tas neļāva adhezīviem slāņiem pareizi sasaistīties pēc karbonizācijas.
2. Līmēšanas laikāvafelevienā piegājienā jāuzliek uz grafīta papīra. Ja notiek pārvietošana, nevienmērīgs spiediens var samazināt līmes viendabīgumu, negatīvi ietekmējot līmēšanas kvalitāti.
3. Vakuuma operācijās gaisa izdalīšanās no līmējošā slāņa izraisīja nolobīšanos un daudzu tukšumu veidošanos līmplēvē, kā rezultātā radās līmēšanas defekti. Lai risinātu šīs problēmas, iepriekš nožāvējot līmi uzvafelesIeteicams pēc vērpšanas pārklājuma pielīmēt virsmu, izmantojot sildvirsmu.
2.2. Karbonizācijas process
Oglekļa plēves izveides process uzSiC sēklu vafeleun, lai to savienotu ar grafīta papīru, ir nepieciešama līmējošā slāņa karbonizācija noteiktā temperatūrā, lai nodrošinātu ciešu savienošanu. Līmējošā slāņa nepilnīga karbonizācija var izraisīt tā sadalīšanos augšanas laikā, izdalot piemaisījumus, kas ietekmē kristāla augšanas kvalitāti. Tāpēc augsta blīvuma savienošanai ir ļoti svarīgi nodrošināt pilnīgu līmējošā slāņa karbonizāciju. Šajā pētījumā tiek pētīta temperatūras ietekme uz līmes karbonizāciju. Uz virsmas tika uzklāts vienmērīgs fotorezista slānisvafelevirsmas un ievieto cauruļu krāsnī vakuumā (<10 Pa). Temperatūra tika paaugstināta līdz iepriekš iestatītam līmenim (400 ℃, 500 ℃ un 600 ℃) un tika uzturēta 3–5 stundas, lai panāktu karbonizāciju.
Norādītie eksperimenti:
400 ℃ temperatūrā pēc 3 stundām līmplēve nekarbonizējās un parādījās tumši sarkana; pēc 4 stundām būtiskas izmaiņas netika novērotas.
Pie 500 ℃ pēc 3 stundām plēve kļuva melna, bet joprojām caurlaida gaismu; nav būtisku izmaiņu pēc 4 stundām.
600 ℃ temperatūrā pēc 3 stundām plēve kļuva melna bez gaismas caurlaidības, norādot uz pilnīgu karbonizāciju.
Tādējādi piemērotajai savienošanas temperatūrai jābūt ≥600 ℃.
2.3. Līmes uzklāšanas process
Līmplēves viendabīgums ir kritisks rādītājs, lai novērtētu līmes uzklāšanas procesu un nodrošinātu vienmērīgu līmes slāni. Šajā sadaļā ir apskatīts optimālais centrifūgas ātrums un pārklājuma laiks dažādiem līmplēves biezumiem. Vienveidība
u no plēves biezuma definē kā minimālā plēves biezuma Lmin attiecību pret maksimālo plēves biezumu Lmax lietderīgajā laukumā. Plēves biezuma mērīšanai tika izvēlēti pieci vafeles punkti, un tika aprēķināta viendabība. 4. attēlā parādīti mērījumu punkti.
Augsta blīvuma savienošanai starp SiC vafeles un grafīta komponentiem vēlamais līmplēves biezums ir 1-5 µm. Tika izvēlēts 2 µm plēves biezums, kas piemērots gan oglekļa plēves sagatavošanai, gan vafeļu/grafīta papīra savienošanas procesiem. Optimālie centrifūgas pārklājuma parametri karbonizējošajai līmei ir 15 s pie 2500 apgr./min, bet līmējošajai līmei 15 s pie 2000 apgr/min.
2.4 Līmēšanas process
SiC vafeles savienošanas laikā ar grafīta/grafīta papīru ir ļoti svarīgi no savienojošā slāņa pilnībā izvadīt gaisu un organiskās gāzes, kas rodas karbonizācijas laikā. Nepilnīgas gāzes izvadīšanas rezultātā veidojas tukšumi, kas noved pie neblīva savienojuma slāņa. Gaisu un organiskās gāzes var evakuēt, izmantojot mehānisko eļļas sūkni. Sākotnēji nepārtraukta mehāniskā sūkņa darbība nodrošina, ka vakuuma kamera sasniedz savu robežu, ļaujot pilnībā noņemt gaisu no savienojošā slāņa. Strauja temperatūras paaugstināšanās var novērst savlaicīgu gāzes izvadīšanu augstas temperatūras karbonizācijas laikā, veidojot tukšumus savienojuma slānī. Līmes īpašības norāda uz ievērojamu izplūdi pie ≤120 ℃, stabilizējoties virs šīs temperatūras.
Līmēšanas laikā tiek pielietots ārējais spiediens, lai palielinātu līmplēves blīvumu, atvieglojot gaisa un organisko gāzu izvadīšanu, kā rezultātā veidojas augsta blīvuma savienojuma slānis.
Rezumējot, tika izstrādāta 5. attēlā redzamā savienošanas procesa līkne. Pie īpaša spiediena temperatūra tiek paaugstināta līdz izplūdes temperatūrai (~120 ℃) un tiek turēta, līdz izdalīšanās ir pabeigta. Pēc tam temperatūru paaugstina līdz karbonizācijas temperatūrai, uztur nepieciešamo laiku, kam seko dabiska atdzesēšana līdz istabas temperatūrai, spiediena samazināšana un saistītās vafeles noņemšana.
Saskaņā ar 2.2. nodaļu, līmplēve ir jākarbonizē 600 ℃ temperatūrā ilgāk par 3 stundām. Tāpēc savienošanas procesa līknē T2 ir iestatīts uz 600 ℃ un t2 līdz 3 stundām. Saistīšanas procesa līknes optimālās vērtības, kas noteiktas ortogonālos eksperimentos, pētot saistīšanas spiediena, pirmās pakāpes sildīšanas laika t1 un otrās pakāpes sildīšanas laika t2 ietekmi uz savienošanas rezultātiem, ir parādītas 2.-4. tabulā.
Norādītie rezultāti:
Pie savienošanas spiediena 5 kN sildīšanas laikam bija minimāla ietekme uz savienošanu.
Pie 10 kN tukšuma laukums savienojuma slānī samazinājās ar ilgāku pirmās pakāpes karsēšanu.
Pie 15 kN pirmās pakāpes apkures pagarināšana ievērojami samazināja tukšumus, galu galā tos novēršot.
Otrās pakāpes sildīšanas laika ietekme uz saiti ortogonālajos testos nebija acīmredzama. Fiksējot savienošanas spiedienu pie 15 kN un pirmās pakāpes sildīšanas laiku pie 90 minūtēm, otrā posma sildīšanas laiki 30, 60 un 90 minūtes radīja bez tukšumiem blīvus savienojošos slāņus, kas norāda uz otrās pakāpes sildīšanas laiku. neliela ietekme uz savienošanu.
Saistīšanas procesa līknes optimālās vērtības ir: saistīšanas spiediens 15 kN, pirmās pakāpes sildīšanas laiks 90 min, pirmās pakāpes temperatūra 120 ℃, otrās pakāpes sildīšanas laiks 30 min, otrā posma temperatūra 600 ℃ un otrās pakāpes turēšanas laiks. 3 stundas.
Publicēšanas laiks: 11. jūnijs 2024