Para que servem os pequenos orifícios em uma placa superior de CFC?

Escrito por Lucy Zhang@Semicera.

---

Em processos avançados de fabricação de semicondutores para epitaxia de LED, dispositivos de energia GaN e crescimento de cristal único de SiC, a uniformidade dos campos térmicos de alta temperatura, a estabilidade dimensional e a limpeza determinam diretamente o rendimento do wafer e a consistência do lote. Como o componente principal dos sistemas térmicos, as placas superiores de grafite isostática tradicionais são propensas a problemas como deformação empenada, derramamento de pó, precipitação de carbono e desvio de gradiente térmico sob exposição prolongada a altas temperaturas, condições de vácuo e ciclos térmicos - levando a espessura epitaxial irregular, contaminação de wafer e tempo de inatividade frequente do equipamento para manutenção.

Em contraste, as placas superiores compostas C/C (CFC) substituíram completamente as contrapartes convencionais de grafite devido às suas propriedades superiores: expansão térmica ultrabaixa, resistência à fluência em alta temperatura, limpeza excepcional e excelente estabilidade ao choque térmico, tornando-as o componente de atualização padrão para fornos epitaxiais MOCVD, fornos de crescimento de cristal SiC-PVT e fornos de recozimento de alta temperatura. Este artigo discorre sobre as principais tecnologias de fabricação de placas superiores CFC de alto nível de semicondutores a partir de quatro perspectivas: design de material, processos de fabricação, controle de precisão e compatibilidade operacional.

 

 

 

Em indústrias como semicondutores, energia fotovoltaica, crescimento de cristais de carboneto de silício e sinterização em alta temperatura, as placas superiores de CFC (composto de fibra de carbono) são componentes críticos do campo térmico. Muitos clientes muitas vezes se perguntam por que essas placas contêm vários furos de tamanhos diferentes.

Na verdade, esses furos não são apenas recursos de usinagem; eles são uma parte essencial da engenharia de campo térmico.

 

Melhorando a uniformidade da temperatura

Em processos de alta temperatura, a uniformidade da temperatura afeta diretamente a qualidade do produto.

Por exemplo:

• Qualidade do cristal no crescimento do cristal SiC
• Consistência de densidade em produtos sinterizados
• Uniformidade do filme no processamento de semicondutores

Ajustando os diâmetros dos furos e sua distribuição, os engenheiros podem regular a intensidade da radiação térmica local . Furos maiores aumentam a dissipação de calor local, enquanto furos menores ajudam a reter o calor.

Portanto, os padrões de furos servem como um método eficaz de controle do campo de temperatura.

Alívio do estresse térmico

As placas superiores de CFC geralmente operam em ambientes que variam de 1.600°C a mais de 2.500°C. Durante repetidos ciclos de aquecimento e resfriamento, os materiais sofrem expansão e contração térmica.

Se a estrutura for completamente sólida, o estresse térmico pode acumular-se continuamente.

Isto pode resultar em:

• Deformação
• Microfissuras
• Falha prematura

Furos adequadamente projetados reduzem a concentração de tensões e melhoram a estabilidade estrutural.

Otimizando a distribuição do fluxo de gás

Muitos processos de alta temperatura requerem fluxo contínuo de gás.

Exemplos incluem:

• Argônio (Ar)
• Nitrogênio (N₂)
• Hidrogênio (H₂)
• Gases de processo

Os furos ajudam a distribuir os gases de maneira mais uniforme por todo o campo térmico. Isto minimiza zonas estagnadas e melhora a estabilidade do processo.

Reduzindo o peso geral

Grandes placas superiores de CFC geralmente apresentam dimensões e espessuras substanciais. Furos estrategicamente posicionados reduzem o uso de material enquanto mantêm a resistência mecânica.

Os benefícios incluem:

• Menor peso
• Custo reduzido
• Instalação e manutenção mais fáceis

Por que os tamanhos dos furos são diferentes?

Muitos clientes notam que os diâmetros dos furos variam em diferentes áreas da placa. Isto ocorre porque a distribuição de temperatura dentro de um campo térmico é inerentemente não uniforme. Engenheiros utilizam Simulação Térmica , FEA , e CFD para determinar o tamanho e posicionamento ideal do furo.

Como resultado, cada localização de furo serve a um propósito específico de engenharia. Os furos em uma placa superior CFC são muito mais do que simples recursos de usinagem.

Eles desempenham papéis importantes:

1. Otimização do campo térmico
2. Alívio do estresse térmico
3. Gerenciamento de fluxo de gás
4. Leveza estrutural

Um padrão de furo bem projetado pode fornecer melhor uniformidade de temperatura, vida útil mais longa e desempenho de processo mais estável.

Para sistemas de campo térmico de alta temperatura, uma placa superior de CFC não é apenas um componente estrutural, mas um produto chave de engenharia que reflete capacidades avançadas de projeto de campo térmico.

Placa superior CFC da Semicera

O compósito Semicera quasi-3D C/C apresenta alto teor de fibra de carbono, fabricado por prensagem a quente e processo de densificação de resina com ciclo de produção mais curto.

 

Densidade	1,35g/cm³
Resistência à tracção	≥180MPa
Resistência à flexão	≥140MPa

Vantagens:

1. O esqueleto quase tridimensional de fibra de alto carbono combinado com a tecnologia de impregnação por prensagem a quente garante alta eficiência de moldagem e ciclos de entrega curtos;

2. sua baixa densidade combinada com ultra-alta resistência à tração e flexão proporciona um design leve, mantendo a estabilidade estrutural;

3. suas propriedades mecânicas superam amplamente as da grafite isostática, apresentando excelente resistência à fluência e ao choque térmico, tornando-o ideal para consumíveis de alto desempenho e alta temperatura, como placas superiores CFC de campo térmico semicondutor, discos de suporte e componentes de isolamento . 

Escolha Semícera

A Semicera está profundamente engajada nos materiais de campo térmico de alta qualidade de semicondutores há muitos anos, concentrando-se em cenários de fabricação de alta precisão, como semicondutores de terceira geração, epitaxia de LED de alta qualidade e crescimento de cristal único de SiC. É um fornecedor profissional. Ao contrário dos fabricantes de processamento comuns, a Semicera não se limita à usinagem de precisão. Ele também domina as principais tecnologias subjacentes, como personalização da estrutura do material CFC, processo de densificação CVI, purificação de alta pureza em nível PPB e modificação de revestimento.

De acordo com as diferentes condições de trabalho do equipamento, temperaturas de processo e requisitos mecânicos, ele pode personalizar produtos de placa superior CFC de alta correspondência especificamente. Evite problemas de produção em massa, como deformação térmica, queda de pó e contaminação por impurezas da fonte de materiais.

Contando com um sistema completo de controle de qualidade e padrões de inspeção de lote completo GDMS, a Semicera controla rigorosamente a densidade, planicidade, estabilidade térmica e limpeza de cada placa superior de CFC. A consistência do lote é excelente e pode ser adaptada a muitos dispositivos semicondutores convencionais.

Com desempenho estável do produto, uma vida útil extremamente longa e uma capacidade máxima de capacitação de rendimento, a Semicera tornou-se um parceiro confiável de longo prazo na cadeia de suprimentos para muitas empresas líderes de semicondutores e optoeletrônicos no país e no exterior. Ajuda os clientes a reduzir custos e aumentar a eficiência e aumentar a competitividade central dos seus produtos com tecnologia de materiais avançada.