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碳化硅
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碳化硅陶瓷精密结构部件制备工艺

文章出处:广州先进陶瓷展网责任编辑:作者:广州先进陶瓷展人气:-发表时间:2022-07-07 15:39:00【

采用碳化硅作为光刻机等集成电路关键装备用精密结构件材料具有极大的优势。但是传统的陶瓷制备工艺如注浆、干压等很难实现诸如光刻机工作台这类复杂部件的制备。为此,中国建材总院研发出一系列成型、烧结技术,解决了采用碳化硅材料制作此类部件的国产化问题。

碳化硅陶瓷具有高强度、高硬度、高弹性模量、高比刚度、高导热系数、低热膨胀系数等优良性能,是一种理想的高性能结构材料,但将其应用于制备具有“大、厚、空、薄、轻、精”特点的光刻机等集成电路关键装备用精密结构件时,却存在诸多的技术难点和挑战,比如如何实现中空、闭孔结构,以达到高度轻量化、高模态的目标;如何获得显微结构均匀、性能稳定的材料;如何实现大尺寸、复杂形状结构的陶瓷部件的快速制备等。

中国建材总院在近净尺寸成型工艺--凝胶注模成型的基础上,开发出用于制备新型大尺寸、复杂形状、高精度碳化硅陶瓷部件的工艺技术。首先分析陶瓷部件的结构特点,设计制造出简单或复杂的模具进行凝胶注模成型,制备陶瓷部件素坯;然后对陶瓷部件素坯进行精密加工,提高陶瓷部件尺寸精度及表面光洁度;最后进行高温烧结得到制品。对于中空结构碳化硅陶瓷部件则采用粘结工艺将陶瓷素坯单体部件粘结形成整体部件,然后放置到真空烧结炉中烧结得到所设计的碳化硅陶瓷部件。

该制备流程中的关键工艺包括凝胶注模成型工艺、陶瓷素坯加工工艺和陶瓷素坯连接工艺。其中,凝胶注成型工艺是制备碳化硅陶瓷部件的基础,该工艺是一种精细的胶态成型工艺,可实现大尺寸、复杂结构坯体的高强度、高均匀性、近净尺寸成型,在特种陶瓷材料制备领域获得了广泛的研究。陶瓷素坯加工工艺可以实现复杂形状陶瓷部件的快速、低成本、精密制造,有效提高陶瓷部件的尺寸精度及表面光洁度。陶瓷素坯连接工艺则可以实现中空陶瓷部件的制备,主要采用陶瓷粘结剂将陶瓷单体部件进行连接获得整体中空部件。

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