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钟罩炉石墨盘是钟罩炉体系中的中心部件,其作用首要体现在承载工件、传递热量、保证工艺安稳性等方面,直接影响产品的质量和工艺功率。以下从其中心功用、运用场景及技能优势翻开分析:
一、中心作用
工件承载与定位
功用:石墨盘作为工件(如晶圆、硅片、金属件等)的承载渠道,通过定制化规划(如凹槽、凸台)固定工件,避免其在高温下移动或变形。
示例:在半导体晶圆涣散工艺中,石墨盘表面加工圆形凹槽,保证12英寸晶圆精准定位,避免因位移导致掺杂不均。
均匀热传导
功用:石墨盘通过高导热性(导热系数约200-2000W/(m·K))将热量从热源(如电阻丝、感应线圈)均匀传递至工件表面,消除温度梯度。
技能手段:
导热铜管嵌入:铜管内循环导热介质(如液态金属),行进热传导功率。
多层结构规划:通过双层或多层石墨盘结合导热通道,优化热场散布。
作用:在光伏电池片烧结中,石墨盘使硅片表面温度均匀性控制在±1℃以内,避免因温差导致的功率不坚决。
耐高温与化学安稳性
功用:石墨盘可承受2000℃以上的高温,且在惰性气体或真空环境下不与工件发生化学反应,保证工艺纯净度。
运用:在碳化硅(SiC)单晶生长中,石墨盘作为坩埚托盘,在2200℃高温下坚持结构安稳,避免碳污染。
工艺适配性
功用:依据不同工艺需求,石墨盘可定制形状、规范和热场散布。
案例:
半导体范畴:高纯度等静压石墨盘(纯度≥99.99%)用于晶圆外延生长,避免杂质引进。
金属热处理:高强度石墨盘用于淬火工艺,承受快速升降温(如50℃/s)而不开裂。
二、运用场景与价值
范畴 具体工艺 石墨盘的作用
半导体制作 晶圆涣散、氧化、外延生长 供给均匀热场,保证掺杂浓度和外延层厚度一同,行进器件功用。
光伏工业 硅片涣散、钝化、银浆烧结 保证硅片表面温度均匀性,行进电池片转化功率(如PERC电池功率行进0.15%)。
粉末冶金 硬质合金烧结 承载粉末并均匀加热,避免烧结体密度不均或开裂。
新资料研制 SiC单晶生长、石墨烯制备 在极点高温下坚持安稳,避免污染或热场不坚决,保证资料功用。
三、技能优势
温度均匀性
通过导热铜管、分区加热和热补偿规划,石墨盘可完结盘面温度差异≤±1℃,满足高精度工艺需求。
长寿数与低保护
高密度等静压石墨(密度≥1.85g/cm3)和抗氧化涂层(如SiC)延伸运用寿数,削减替换频率。
定制化才干
可依据工件规范、形状和工艺要求定制石墨盘结构,如异形凹槽、多层复合等。
四、总结
钟罩炉石墨盘的中心作用是通过高导热性、耐高温性和化学安稳性,为工件供给均匀、安稳的热场,保证工艺质量。其运用掩盖半导体、光伏、粉末冶金等范畴,是行进产品良率和功用的要害部件。未来,跟着第三代半导体和高效光伏技能的开展,石墨盘将在更高温度、更严苛环境下发挥更大价值。
