2. Експериментален процес
2.1 Втвърдяване на адхезивния филм
Беше наблюдавано директно създаване на въглероден филм или свързване с графитна хартияSiC пластинипокрит с лепило доведе до няколко проблема:
1. При условия на вакуум, залепващият филм върхуSiC пластиниразвиха вид, подобен на люспи, поради значително отделяне на въздух, което доведе до порьозност на повърхността. Това попречи на адхезивните слоеве да се залепят правилно след карбонизация.
2. По време на залепването,вафлатрябва да се постави върху графитната хартия наведнъж. Ако възникне повторно позициониране, неравномерният натиск може да намали равномерността на лепилото, което се отразява негативно на качеството на свързване.
3. При вакуумни операции освобождаването на въздух от адхезивния слой причинява отлепване и образуване на множество кухини в адхезивния филм, което води до дефекти на свързване. За да разрешите тези проблеми, предварително изсушете лепилото върхувафленипрепоръчва се залепване на повърхността с помощта на гореща плоча след центрофугиране.
2.2 Процес на карбонизация
Процесът на създаване на карбонов филм върхуSiC вафла със семенаи залепването му към графитна хартия изисква карбонизация на адхезивния слой при определена температура, за да се осигури здраво залепване. Непълната карбонизация на адхезивния слой може да доведе до неговото разлагане по време на растеж, освобождавайки примеси, които влияят върху качеството на растеж на кристалите. Следователно, осигуряването на пълна карбонизация на адхезивния слой е от решаващо значение за залепването с висока плътност. Това изследване изследва ефекта на температурата върху карбонизацията на лепилото. Равномерен слой фоторезист беше нанесен върхувафлаповърхност и се поставя в тръбна пещ под вакуум (<10 Pa). Температурата се повишава до предварително зададени нива (400 ℃, 500 ℃ и 600 ℃) и се поддържа в продължение на 3-5 часа, за да се постигне карбонизация.
Посочени експерименти:
При 400 ℃, след 3 часа, адхезивният филм не се карбонизира и изглежда тъмночервен; не се наблюдава значителна промяна след 4 часа.
При 500 ℃, след 3 часа, филмът става черен, но все още пропуска светлина; без значителна промяна след 4 часа.
При 600 ℃, след 3 часа, филмът става черен без пропускане на светлина, което показва пълна карбонизация.
По този начин подходящата температура на свързване трябва да бъде ≥600 ℃.
2.3 Процес на нанасяне на лепило
Еднородността на адхезивния филм е критичен показател за оценка на процеса на нанасяне на лепилото и осигуряване на равномерен свързващ слой. Този раздел изследва оптималната скорост на въртене и времето за нанасяне на покритие за различни дебелини на лепилния филм. Еднообразието
u на дебелината на филма се определя като съотношението на минималната дебелина на филма Lmin към максималната дебелина на филма Lmax върху полезната площ. Бяха избрани пет точки на пластината за измерване на дебелината на филма и беше изчислена равномерността. Фигура 4 илюстрира точките на измерване.
За свързване с висока плътност между SiC пластина и графитни компоненти, предпочитаната дебелина на адхезивния филм е 1-5 µm. Беше избрана дебелина на филма от 2 µm, приложима както за подготовка на въглероден филм, така и за процеси на свързване на вафла/графитна хартия. Оптималните параметри на центрофугиране за карбонизиращото лепило са 15 s при 2500 r/min, а за свързващото лепило 15 s при 2000 r/min.
2.4 Процес на свързване
По време на залепването на SiC пластината към графит/графитна хартия е от решаващо значение да се елиминират напълно въздухът и органичните газове, генерирани по време на карбонизацията от свързващия слой. Непълното елиминиране на газа води до кухини, което води до неплътен свързващ слой. Въздухът и органичните газове могат да бъдат евакуирани с помощта на механична маслена помпа. Първоначално непрекъснатата работа на механичната помпа гарантира, че вакуумната камера достига своя предел, което позволява пълно отстраняване на въздуха от свързващия слой. Бързото повишаване на температурата може да попречи на навременното елиминиране на газа по време на високотемпературна карбонизация, образувайки кухини в свързващия слой. Адхезивните свойства показват значително отделяне на газове при ≤120 ℃, стабилизиране над тази температура.
По време на залепването се прилага външно налягане, за да се увеличи плътността на адхезивния филм, улеснявайки изтласкването на въздух и органични газове, което води до свързващ слой с висока плътност.
В обобщение, кривата на процеса на свързване, показана на фигура 5, беше разработена. При специфично налягане температурата се повишава до температурата на отделяне на газове (~120 ℃) и се поддържа, докато отделянето на газове приключи. След това температурата се повишава до температурата на карбонизация, поддържана за необходимото време, последвано от естествено охлаждане до стайна температура, освобождаване на налягането и отстраняване на залепената пластина.
Съгласно раздел 2.2, залепващият филм трябва да бъде карбонизиран при 600 ℃ за повече от 3 часа. Следователно, в кривата на процеса на свързване, T2 е настроен на 600 ℃ и t2 на 3 часа. Оптималните стойности за кривата на процеса на свързване, определени чрез ортогонални експерименти, изучаващи ефектите от налягането на свързване, времето за нагряване на първия етап t1 и времето на нагряване на втория етап t2 върху резултатите от свързването, са показани в таблици 2-4.
Показани резултати:
При налягане на свързване от 5 kN, времето за нагряване има минимално влияние върху свързването.
При 10 kN празната площ в свързващия слой намалява с по-дълго нагряване в първия етап.
При 15 kN удължаването на първия етап на нагряване значително намалява кухините, като в крайна сметка ги елиминира.
Ефектът на времето за нагряване на втория етап върху свързването не беше очевиден при ортогоналните тестове. Фиксирането на налягането на свързване при 15 kN и времето за нагряване на първия етап на 90 минути, времената на нагряване на втория етап от 30, 60 и 90 минути водят до плътни свързващи слоеве без кухини, което показва, че времето за нагряване на втория етап е имало малко влияние върху свързването.
Оптималните стойности за кривата на процеса на свързване са: налягане на свързване 15 kN, време за нагряване на първи етап 90 минути, температура на първи етап 120 ℃, време на нагряване на втори етап 30 минути, температура на втори етап 600 ℃ и време на задържане на втори етап 3 часа.
Време на публикуване: 11 юни 2024 г