2. Experimenteel proces
2.1 Uitharden van zelfklevende film
Er werd waargenomen dat er direct een koolstoffilm ontstaat of dat er een binding met grafietpapier op zitSiC-wafelsbedekt met lijm leidde tot verschillende problemen:
1. Onder vacuümomstandigheden wordt de lijmfilm aangebrachtSiC-wafelsontwikkelde een schubachtig uiterlijk als gevolg van aanzienlijke luchtafgifte, resulterend in oppervlakteporositeit. Hierdoor konden de lijmlagen na het carboniseren niet goed hechten.
2. Tijdens het lijmen wordt dewafeltjemoet in één keer op het grafietpapier worden geplaatst. Als er sprake is van herpositionering, kan ongelijkmatige druk de uniformiteit van de lijm verminderen, wat een negatieve invloed heeft op de hechtingskwaliteit.
3. Bij vacuümoperaties veroorzaakte het vrijkomen van lucht uit de lijmlaag afbladderen en de vorming van talloze holtes in de lijmfilm, wat resulteerde in hechtingsdefecten. Om deze problemen aan te pakken, kunt u de lijm op de ondergrond vooraf laten drogenwafeltjeHet wordt aanbevolen om het oppervlak na het spincoaten te verlijmen met een hete plaat.
2.2 Carbonisatieproces
Het proces van het creëren van een koolstoffilm op deSiC-zaadwafelen het verbinden ervan met grafietpapier vereist carbonisatie van de lijmlaag bij een specifieke temperatuur om een goede hechting te garanderen. Onvolledige carbonisatie van de lijmlaag kan leiden tot ontbinding ervan tijdens de groei, waardoor onzuiverheden vrijkomen die de kwaliteit van de kristalgroei beïnvloeden. Daarom is het garanderen van volledige carbonisatie van de lijmlaag cruciaal voor verbindingen met hoge dichtheid. Deze studie onderzoekt het effect van temperatuur op de carbonisatie van lijm. Er werd een uniforme laag fotoresist op aangebrachtwafeltjeoppervlak en in een buisoven onder vacuüm (<10 Pa) geplaatst. De temperatuur werd verhoogd tot vooraf ingestelde niveaus (400℃, 500℃ en 600℃) en gedurende 3-5 uur gehandhaafd om carbonisatie te bereiken.
Experimenten gaven aan:
Bij 400 ℃, na 3 uur, verkoolde de kleeffilm niet en zag er donkerrood uit; na 4 uur werd geen significante verandering waargenomen.
Bij 500 ℃, na 3 uur, werd de film zwart, maar liet hij nog steeds licht door; geen significante verandering na 4 uur.
Bij 600 ℃, na 3 uur, werd de film zwart zonder lichttransmissie, wat wijst op volledige carbonisatie.
De geschikte hechttemperatuur moet dus ≥600℃ zijn.
2.3 Lijmaanbrengproces
De uniformiteit van de lijmfilm is een kritische indicator voor het evalueren van het lijmapplicatieproces en het garanderen van een uniforme hechtlaag. In dit gedeelte worden de optimale centrifugesnelheid en coatingtijd voor verschillende lijmfilmdiktes onderzocht. De uniformiteit
u van de filmdikte wordt gedefinieerd als de verhouding van de minimale filmdikte Lmin tot de maximale filmdikte Lmax over het nuttige oppervlak. Er werden vijf punten op de wafel geselecteerd om de filmdikte te meten, en de uniformiteit werd berekend. Figuur 4 illustreert de meetpunten.
Voor hechting met hoge dichtheid tussen de SiC-wafel en grafietcomponenten is de lijmfilmdikte die de voorkeur heeft 1-5 µm. Er werd gekozen voor een filmdikte van 2 µm, toepasbaar bij zowel de voorbereiding van koolstoffilms als de bindingsprocessen van wafer/grafietpapier. De optimale spin-coatingparameters voor de carboniserende lijm zijn 15 s bij 2500 tpm, en voor de bindende lijm 15 s bij 2000 tpm.
2.4 Verbindingsproces
Tijdens het hechten van de SiC-wafel aan grafiet/grafietpapier is het van cruciaal belang om lucht en organische gassen die tijdens de carbonisatie ontstaan, volledig uit de hechtlaag te verwijderen. Onvolledige gaseliminatie resulteert in holtes, wat leidt tot een niet-dichte hechtlaag. De lucht en organische gassen kunnen worden afgevoerd met behulp van een mechanische oliepomp. Aanvankelijk zorgt de continue werking van de mechanische pomp ervoor dat de vacuümkamer zijn limiet bereikt, waardoor volledige luchtverwijdering uit de hechtlaag mogelijk wordt. Snelle temperatuurstijging kan tijdige gaseliminatie tijdens carbonisatie bij hoge temperatuur voorkomen, waardoor holtes in de hechtlaag ontstaan. De adhesieve eigenschappen duiden op aanzienlijke ontgassing bij ≤120℃, en stabiliseren zich boven deze temperatuur.
Tijdens het lijmen wordt externe druk uitgeoefend om de dichtheid van de lijmfilm te vergroten, waardoor de uitdrijving van lucht en organische gassen wordt vergemakkelijkt, wat resulteert in een hechtlaag met hoge dichtheid.
Samenvattend werd de curve van het bindingsproces, weergegeven in Figuur 5, ontwikkeld. Onder specifieke druk wordt de temperatuur verhoogd tot de ontgassingstemperatuur (~120℃) en vastgehouden totdat de ontgassing voltooid is. Vervolgens wordt de temperatuur verhoogd tot de carbonisatietemperatuur, gedurende de vereiste duur gehandhaafd, gevolgd door natuurlijke koeling tot kamertemperatuur, drukverlaging en verwijdering van de gebonden wafel.
Volgens sectie 2.2 moet de zelfklevende film gedurende meer dan 3 uur bij 600 ℃ worden gecarboniseerd. Daarom wordt T2 in de curve van het hechtingsproces ingesteld op 600 ℃ en t2 op 3 uur. De optimale waarden voor de curve van het bindingsproces, bepaald door middel van orthogonale experimenten waarbij de effecten van de bindingsdruk, de verwarmingstijd t1 van de eerste fase en de verwarmingstijd t2 van de tweede fase op de resultaten van de binding worden bestudeerd, worden weergegeven in de tabellen 2-4.
Resultaten aangegeven:
Bij een lijmdruk van 5 kN had de verwarmingstijd een minimale invloed op de hechting.
Bij 10 kN nam het lege gebied in de hechtlaag af bij langere verwarming in de eerste trap.
Bij 15 kN verminderde het verlengen van de verwarming in de eerste fase de holtes aanzienlijk, waardoor deze uiteindelijk werden geëlimineerd.
Het effect van de verwarmingstijd in de tweede fase op de hechting was niet duidelijk in de orthogonale tests. Door de hechtingsdruk op 15 kN en de verwarmingstijd van de eerste fase op 90 minuten vast te stellen, resulteerden de verwarmingstijden van de tweede fase van 30, 60 en 90 minuten allemaal in holtevrije, dichte hechtingslagen, wat aangeeft dat de verwarmingstijd van de tweede fase was overschreden. weinig invloed op de hechting.
Optimale waarden voor de curve van het hechtingsproces zijn: hechtdruk 15 kN, verwarmingstijd van de eerste trap 90 min, temperatuur van de eerste trap 120 ℃, verwarmingstijd van de tweede trap 30 minuten, temperatuur van de tweede trap 600 ℃ en houdtijd van de tweede trap 3 uur.
Posttijd: 11 juni 2024