SiC-Keramikschale für Waferträger mit hoher Temperaturbeständigkeit
Siliziumkarbid-Keramikschale (SiC-Schale)
Eine Hochleistungskeramikkomponente auf Basis von Siliziumkarbid (SiC), entwickelt für anspruchsvolle Industrieanwendungen wie die Halbleiter- und LED-Herstellung. Zu ihren Hauptfunktionen zählen die Funktion als Waferträger, Ätzprozessplattform und Hochtemperaturprozessunterstützung. Dank ihrer außergewöhnlichen Wärmeleitfähigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit und chemischen Stabilität gewährleistet sie Prozessgleichmäßigkeit und Produktausbeute.
Hauptmerkmale
1. Thermische Leistung
- Hohe Wärmeleitfähigkeit: 140–300 W/m·K, übertrifft herkömmlichen Graphit (85 W/m·K) deutlich und ermöglicht eine schnelle Wärmeableitung und reduzierte thermische Belastung.
- Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient: 4,0×10⁻⁶/℃ (25–1000℃), ähnlich wie Silizium (2,6×10⁻⁶/℃), wodurch das Risiko einer thermischen Verformung minimiert wird.
2. Mechanische Eigenschaften
- Hohe Festigkeit: Biegefestigkeit ≥320 MPa (20 °C), druck- und stoßfest.
- Hohe Härte: Mohshärte 9,5, nur Diamanten sind besser, und bietet überlegene Verschleißfestigkeit.
3. Chemische Stabilität
- Korrosionsbeständigkeit: Beständig gegen starke Säuren (z. B. HF, H₂SO₄), geeignet für Ätzprozessumgebungen.
- Nicht magnetisch: Intrinsische magnetische Suszeptibilität <1×10⁻⁶ emu/g, wodurch Interferenzen mit Präzisionsinstrumenten vermieden werden.
4. Extreme Umweltverträglichkeit
- Hochtemperaturbeständigkeit: Langfristige Betriebstemperatur bis zu 1600–1900 °C; kurzfristige Beständigkeit bis zu 2200 °C (sauerstofffreie Umgebung).
- Thermoschockbeständigkeit: Hält abrupten Temperaturänderungen (ΔT >1000℃) stand, ohne zu reißen.
Anwendungen
| Anwendungsfeld | Spezifische Szenarien | Technischer Wert |
| Halbleiterfertigung | Waferätzen (ICP), Dünnschichtabscheidung (MOCVD), CMP-Politur | Eine hohe Wärmeleitfähigkeit gewährleistet gleichmäßige Temperaturfelder; eine geringe Wärmeausdehnung minimiert die Waferverformung. |
| LED-Produktion | Epitaktisches Wachstum (z. B. GaN), Wafer-Dicing, Packaging | Unterdrückt Defekte unterschiedlicher Art und verbessert so die Lichtausbeute und Lebensdauer der LED. |
| Photovoltaikindustrie | Silizium-Wafer-Sinteröfen, PECVD-Geräteunterstützung | Hohe Temperaturbeständigkeit und Thermoschockbeständigkeit verlängern die Lebensdauer der Geräte. |
| Laser & Optik | Hochleistungslaser-Kühlsubstrate, optische Systemträger | Eine hohe Wärmeleitfähigkeit ermöglicht eine schnelle Wärmeableitung und stabilisiert optische Komponenten. |
| Analytische Instrumente | TGA/DSC-Probenhalter | Geringe Wärmekapazität und schnelle thermische Reaktion verbessern die Messgenauigkeit. |
Produktvorteile
- Umfassende Leistung: Wärmeleitfähigkeit, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit übertreffen die von Aluminiumoxid- und Siliziumnitridkeramik bei weitem und erfüllen extreme Betriebsanforderungen.
- Leichtbauweise: Dichte von 3,1–3,2 g/cm³ (40 % von Stahl), wodurch die Trägheitslast reduziert und die Bewegungspräzision verbessert wird.
- Langlebigkeit und Zuverlässigkeit: Die Lebensdauer beträgt mehr als 5 Jahre bei 1600 °C, wodurch Ausfallzeiten reduziert und die Betriebskosten um 30 % gesenkt werden.
- Anpassung: Unterstützt komplexe Geometrien (z. B. poröse Saugnäpfe, mehrschichtige Schalen) mit einem Ebenheitsfehler <15 μm für Präzisionsanwendungen.
Technische Spezifikationen
| Parameterkategorie | Indikator |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Dichte | ≥3,10 g/cm³ |
| Biegefestigkeit (20 °C) | 320–410 MPa |
| Wärmeleitfähigkeit (20℃) | 140–300 W/(m·K) |
| Wärmeausdehnungskoeffizient (25–1000℃) | 4,0×10⁻⁶/℃ |
| Chemische Eigenschaften | |
| Säurebeständigkeit (HF/H₂SO₄) | Keine Korrosion nach 24 Stunden Eintauchen |
| Bearbeitungspräzision | |
| Ebenheit | ≤15 μm (300×300 mm) |
| Oberflächenrauheit (Ra) | ≤0,4 μm |
XKHs Dienstleistungen
XKH bietet umfassende Industrielösungen von kundenspezifischer Entwicklung über Präzisionsbearbeitung bis hin zu strenger Qualitätskontrolle. Für die kundenspezifische Entwicklung bietet das Unternehmen hochreine (>99,999 %) und poröse (30–50 % Porosität) Materiallösungen, gepaart mit 3D-Modellierung und Simulation, um komplexe Geometrien für Anwendungen wie Halbleiter und Luft- und Raumfahrt zu optimieren. Die Präzisionsbearbeitung folgt einem optimierten Prozess: Pulververarbeitung → isostatisches/Trockenpressen → Sintern bei 2200 °C → CNC-/Diamantschleifen → Prüfung, um eine Politur im Nanometerbereich und eine Maßtoleranz von ±0,01 mm zu gewährleisten. Die Qualitätskontrolle umfasst vollständige Prozesstests (XRD-Zusammensetzung, SEM-Mikrostruktur, 3-Punkt-Biegung) und technischen Support (Prozessoptimierung, Beratung rund um die Uhr, Musterlieferung innerhalb von 48 Stunden) und liefert zuverlässige, leistungsstarke Komponenten für anspruchsvolle Industrieanforderungen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
1. F: Welche Branchen verwenden Keramikschalen aus Siliziumkarbid?
A: Aufgrund ihrer extremen Hitzebeständigkeit und chemischen Stabilität werden sie häufig in der Halbleiterherstellung (Waferhandhabung), Solarenergie (PECVD-Prozesse), medizinischen Geräten (MRT-Komponenten) und der Luft- und Raumfahrt (Hochtemperaturteile) eingesetzt.
2. F: Inwiefern übertrifft Siliziumkarbid Quarz-/Glasschalen?
A: Höhere Temperaturwechselbeständigkeit (bis zu 1800 °C im Vergleich zu 1100 °C bei Quarz), keine magnetischen Störungen und längere Lebensdauer (5+ Jahre im Vergleich zu 6–12 Monaten bei Quarz).
3. F: Können Siliziumkarbidschalen mit sauren Umgebungen umgehen?
A: Ja. Beständig gegen HF, H2SO4 und NaOH mit <0,01 mm Korrosion/Jahr, wodurch sie sich ideal für chemisches Ätzen und Waferreinigung eignen.
4. F: Sind Siliziumkarbid-Tabletts mit der Automatisierung kompatibel?
A: Ja. Entwickelt für die Vakuumaufnahme und Roboterhandhabung, mit einer Oberflächenebenheit von <0,01 mm, um eine Partikelkontamination in automatisierten Fabriken zu verhindern.
5. F: Wie ist der Kostenvergleich mit herkömmlichen Materialien?
A: Höhere Anschaffungskosten (3-5x Quarz), aber 30-50 % niedrigere Gesamtbetriebskosten aufgrund der längeren Lebensdauer, der geringeren Ausfallzeiten und der Energieeinsparungen durch die bessere Wärmeleitfähigkeit.
