2. Эксперименттік процесс
2.1 Жабысқақ пленканы қатайту
Тікелей көміртекті пленка жасау немесе графит қағазымен байланыстыру байқалдыSiC пластиналарыжеліммен қапталған бірнеше мәселелерге әкелді:
1. Вакуум жағдайында жабысқақ пленка қосыладыSiC пластиналарыауаның едәуір бөлінуіне байланысты қабыршақ тәрізді көрініс дамыды, нәтижесінде бетінің кеуектілігі пайда болды. Бұл карбонизациядан кейін жабысқақ қабаттардың дұрыс байланысуына жол бермеді.
2. Байланыстыру кезіндевафлиграфит қағазына бір қозғалыста орналастырылуы керек. Қайта орналастыру орын алса, біркелкі емес қысым желім біркелкілігін азайтып, жабысу сапасына теріс әсер етуі мүмкін.
3. Вакуумдық операцияларда жабысқақ қабаттан ауаның шығуы қабыршақтануды және жабысқақ қабықшаның ішінде көптеген бос орындардың пайда болуын тудырды, нәтижесінде байланыстыру ақаулары пайда болды. Бұл мәселелерді шешу үшін желімді алдын ала кептіру кереквафлиайналдырудан кейін ыстық плитаны пайдаланып бетті жабыстыру ұсынылады.
2.2 Карбонизация процесі
бойынша көміртекті пленка жасау процесіSiC тұқымының пластинасыжәне оны графит қағазымен байланыстыру тығыз байланысты қамтамасыз ету үшін белгілі бір температурада жабысқақ қабаттың карбонизациясын қажет етеді. Жабысқақ қабаттың толық емес карбонизациясы оның өсу кезінде ыдырауына, кристалдардың өсу сапасына әсер ететін қоспаларды босатуға әкелуі мүмкін. Сондықтан, жабысқақ қабаттың толық карбонизациясын қамтамасыз ету жоғары тығыздықты байланыстыру үшін өте маңызды. Бұл зерттеу температураның адгезивті карбонизацияға әсерін зерттейді. Фоторезисттің біркелкі қабаты қолданыладывафлибетін жауып, вакуумда (<10 Па) құбырлы пешке салады. Температура алдын ала белгіленген деңгейге дейін көтерілді (400℃, 500℃ және 600℃) және карбонизацияға жету үшін 3-5 сағат бойы ұсталды.
Көрсетілген эксперименттер:
400℃ температурада, 3 сағаттан кейін, жабысқақ қабық көміртекті емес, қою қызыл түсті; 4 сағаттан кейін айтарлықтай өзгеріс байқалмады.
500℃ температурада, 3 сағаттан кейін пленка қара түсті, бірақ әлі де жарық өткізеді; 4 сағаттан кейін айтарлықтай өзгеріс жоқ.
600℃ температурада, 3 сағаттан кейін пленка жарық өткізбейтін қара түсті, бұл толық карбонизацияны көрсетеді.
Осылайша, қолайлы байланыстыру температурасы ≥600℃ болуы керек.
2.3 Желімді қолдану процесі
Жабысқақ пленканың біркелкілігі желімді қолдану процесін бағалау және біркелкі жабыстыру қабатын қамтамасыз ету үшін маңызды көрсеткіш болып табылады. Бұл бөлім әртүрлі жабысқақ пленка қалыңдықтары үшін оңтайлы айналдыру жылдамдығы мен жабу уақытын зерттейді. Біркелкілігі
қабықша қалыңдығының u пайдалы аумақтағы ең аз қабықша қалыңдығы Lmin мен ең үлкен пленка қалыңдығы Lmax қатынасы ретінде анықталады. Пленканың қалыңдығын өлшеу үшін пластинаның бес нүктесі таңдалып, біркелкілігі есептелді. 4-суретте өлшеу нүктелері көрсетілген.
SiC пластинасы мен графит компоненттері арасындағы жоғары тығыздықты байланыстыру үшін таңдалған жабысқақ пленка қалыңдығы 1-5 мкм құрайды. Көміртекті пленканы дайындауға да, вафли/графит қағазын байланыстыру процестеріне де қолданылатын пленка қалыңдығы 2 мкм таңдалды. Көміртетін желім үшін айналдырудың оңтайлы параметрлері 2500 р/мин жылдамдықта 15 с, ал жабыстырғыш желім үшін 2000 р/мин жылдамдықта 15 с.
2.4 Байланыс процесі
SiC пластинасын графит/графит қағазымен байланыстыру кезінде байланыс қабатынан карбонизация кезінде пайда болатын ауа мен органикалық газдарды толығымен жою өте маңызды. Толық емес газды жою бос жерлерге әкеледі, бұл тығыз емес байланыс қабатына әкеледі. Ауаны және органикалық газдарды механикалық май сорғысының көмегімен эвакуациялауға болады. Бастапқыда механикалық сорғының үздіксіз жұмысы вакуумдық камераның оның шегіне жетуін қамтамасыз етеді, бұл байланыстырушы қабаттан ауаны толығымен кетіруге мүмкіндік береді. Температураның жылдам көтерілуі жоғары температурада карбонизация кезінде газдың уақтылы жойылуын болдырмайды, байланыстырушы қабатта бос орындарды қалыптастырады. Жабысқақ қасиеттер ≤120℃ температурада айтарлықтай газдың шығуын көрсетеді, бұл температурадан жоғары тұрақталады.
Жабысқан кезде сыртқы қысым жабысқақ пленканың тығыздығын арттыру үшін қолданылады, ауа мен органикалық газдарды шығаруды жеңілдетеді, нәтижесінде тығыздығы жоғары байланыстырушы қабат пайда болады.
Қорытындылай келе, 5-суретте көрсетілген байланыстыру процесінің қисығы әзірленді. Меншікті қысым астында температура газды шығару температурасына (~120℃) көтеріледі және газды шығару аяқталғанша ұсталады. Содан кейін температураны қажетті ұзақтықта ұстап тұратын карбонизация температурасына дейін көтереді, содан кейін бөлме температурасына дейін табиғи салқындату, қысымды босату және жабыстырылған пластинаны алу.
2.2-бөлімге сәйкес, жабысқақ қабықшаны 600℃ температурада 3 сағаттан астам көміртендіру қажет. Сондықтан, байланыстыру процесінің қисығында T2 600℃ және t2-ден 3 сағатқа дейін орнатылады. Байланыс қысымының, бірінші кезеңдегі қыздыру уақыты t1 және екінші кезеңдегі қыздыру уақыты t2 байланыстыру нәтижелеріне әсерін зерттейтін ортогональды тәжірибелер арқылы анықталатын байланыстыру процесінің қисығы үшін оңтайлы мәндер 2-4 кестелерде көрсетілген.
Нәтижелер көрсетілген:
5 кН байланыстыру қысымында қыздыру уақыты байланыстыруға ең аз әсер етті.
10 кН кезінде бірінші сатыдағы ұзағырақ қыздыру кезінде байланыстырушы қабаттағы бос аймақ азаяды.
15 кН, бірінші сатыдағы жылытуды ұзарту бос жерлерді айтарлықтай азайтты, ақырында оларды жояды.
Екінші кезеңдегі қыздыру уақытының байланысқа әсері ортогональды сынақтарда айқын болмады. Біріктіру қысымын 15 кН және бірінші кезеңдегі қыздыру уақытын 90 минутта бекіту, екінші кезеңдегі қыздыру уақыттары 30, 60 және 90 минуттың барлығы бос тығыз байланыстырушы қабаттардың пайда болуына әкелді, бұл екінші кезеңдегі қыздыру уақытын көрсетеді. байланыстыруға аз әсер етеді.
Байланыстыру процесінің қисығы үшін оңтайлы мәндер: байланыстыру қысымы 15 кН, бірінші кезеңдегі қыздыру уақыты 90 мин, бірінші кезең температурасы 120 ℃, екінші кезеңдегі қыздыру уақыты 30 мин, екінші кезең температурасы 600 ℃ және екінші кезеңдегі ұстау уақыты 3 сағат.
Жіберу уақыты: 11 маусым 2024 ж