실리콘 카바이드 생산 공정

탄화규소(SiC)는 뛰어난 고온 저항, 고{2}}전압 저항 및 고주파-특성으로 인해 전력 전자공학, 광전자공학, 무선 주파수 장치에 널리 사용되는 고성능 반도체 소재입니다. 탄화규소의 생산 공정은 주로 다음 단계로 구성됩니다.

원료 준비: 탄화규소 생산의 주요 원료는 고순도-규소 분말과 탄소 분말입니다. 실리콘 분말의 순도는 일반적으로 99.999% 이상이어야 하며, 탄소 분말에는 고순도 흑연이나 석유 코크스를 사용해야 합니다. 원료의 순도는 최종 제품의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

혼합 및 성형: 실리콘 분말과 탄소 분말은 특정 비율로 혼합되며 일반적으로 탄소-대-실리콘 몰비는 약 1:1로 제어됩니다. 그런 다음 혼합된 분말을 압착하여 성형체로 만듭니다. 성형은 후속 공정의 요구 사항에 따라 냉간 압착 또는 열간 압착으로 수행될 수 있습니다.

고온-반응 합성: 성형된 성형체는 고온로에서 반응 합성을 거치며, 온도는 일반적으로 1600~2500도 사이로 제어됩니다. 이 과정에서 실리콘과 탄소는 화학적으로 반응하여 탄화규소를 형성합니다. 반응 시간은 용해로 유형 및 공정 매개변수에 따라 몇 시간에서 수십 시간까지 다양합니다.

분쇄 및 등급화: 합성된 탄화규소 블록은 필요한 입자 크기의 탄화규소 분말을 얻기 위해 분쇄되고 등급화되어야 합니다. 분쇄 장비에는 일반적으로 조 크러셔 또는 볼 밀이 포함되며, 등급은 체질 또는 공기 분류를 통해 이루어집니다.

정제 처리: 탄화규소 분말은 합성 중에 유입된 불순물을 제거하기 위해 산 세척 또는 고온- 정제가 필요합니다. 산 세척은 일반적으로 염산이나 불산을 사용하는 반면, 고온 정제는 2000도를 초과하는 불활성 분위기에서 수행됩니다.

소결 및 조밀화: 고밀도 탄화규소가 필요한 응용 분야의 경우 분말은 소결을 거쳐야 합니다. 소결 방법에는 무압력 소결, 열간 프레싱, 열간 등압 프레싱이 포함됩니다. 소결 온도는 일반적으로 1800~2200도 사이이며 붕소나 알루미늄과 같은 소결 보조제를 첨가하면 치밀화를 촉진할 수 있습니다.

가공 및 테스트: 소결 탄화규소 블랭크는 최종 치수 및 표면 정밀도 요구 사항을 달성하기 위해 기계 가공(절단, 연삭, 연마 등)이 필요합니다. 가공 후에는 밀도, 경도, 열전도율, 전기적 특성 등 엄격한 성능 테스트가 필요합니다.