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      碳化硅陶瓷精密結構部件制備工藝

      文章出處:廣州先進陶瓷展網責任編輯:作者:廣州先進陶瓷展人氣:-發表時間:2022-07-07 15:39:00【

      采用碳化硅作為光刻機等集成電路關鍵裝備用精密結構件材料具有極大的優勢。但是傳統的陶瓷制備工藝如注漿、干壓等很難實現諸如光刻機工作臺這類復雜部件的制備。為此,中國建材總院研發出一系列成型、燒結技術,解決了采用碳化硅材料制作此類部件的國產化問題。

      碳化硅陶瓷具有高強度、高硬度、高彈性模量、高比剛度、高導熱系數、低熱膨脹系數等優良性能,是一種理想的高性能結構材料,但將其應用于制備具有“大、厚、空、薄、輕、精”特點的光刻機等集成電路關鍵裝備用精密結構件時,卻存在諸多的技術難點和挑戰,比如如何實現中空、閉孔結構,以達到高度輕量化、高模態的目標;如何獲得顯微結構均勻、性能穩定的材料;如何實現大尺寸、復雜形狀結構的陶瓷部件的快速制備等。

      中國建材總院在近凈尺寸成型工藝--凝膠注模成型的基礎上,開發出用于制備新型大尺寸、復雜形狀、高精度碳化硅陶瓷部件的工藝技術。首先分析陶瓷部件的結構特點,設計制造出簡單或復雜的模具進行凝膠注模成型,制備陶瓷部件素坯;然后對陶瓷部件素坯進行精密加工,提高陶瓷部件尺寸精度及表面光潔度;最后進行高溫燒結得到制品。對于中空結構碳化硅陶瓷部件則采用粘結工藝將陶瓷素坯單體部件粘結形成整體部件,然后放置到真空燒結爐中燒結得到所設計的碳化硅陶瓷部件。

      該制備流程中的關鍵工藝包括凝膠注模成型工藝、陶瓷素坯加工工藝和陶瓷素坯連接工藝。其中,凝膠注成型工藝是制備碳化硅陶瓷部件的基礎,該工藝是一種精細的膠態成型工藝,可實現大尺寸、復雜結構坯體的高強度、高均勻性、近凈尺寸成型,在特種陶瓷材料制備領域獲得了廣泛的研究。陶瓷素坯加工工藝可以實現復雜形狀陶瓷部件的快速、低成本、精密制造,有效提高陶瓷部件的尺寸精度及表面光潔度。陶瓷素坯連接工藝則可以實現中空陶瓷部件的制備,主要采用陶瓷粘結劑將陶瓷單體部件進行連接獲得整體中空部件。

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