2. Procesi eksperimental
2.1 Kurimi i filmit ngjitës
U vu re se krijimi i drejtpërdrejtë i një filmi karboni ose lidhja me letër grafit nëVafera SiCveshura me ngjitës çoi në disa probleme:
1. Në kushte vakum, filmi ngjitës është i ndezurVafera SiCzhvilloi një pamje si luspa për shkak të lëshimit të konsiderueshëm të ajrit, duke rezultuar në porozitet të sipërfaqes. Kjo parandaloi lidhjen e duhur të shtresave ngjitëse pas karbonizimit.
2. Gjatë lidhjes,meshëduhet të vendoset në letër grafit me një lëvizje. Nëse ndodh ripozicionimi, presioni i pabarabartë mund të zvogëlojë uniformitetin e ngjitësit, duke ndikuar negativisht në cilësinë e lidhjes.
3. Në operacionet me vakum, lëshimi i ajrit nga shtresa ngjitëse shkaktoi lëkurë dhe formimin e zbrazëtirave të shumta brenda filmit ngjitës, duke rezultuar në defekte në lidhje. Për të adresuar këto çështje, thajeni paraprakisht ngjitësin nëe meshësRekomandohet ngjitja e sipërfaqes duke përdorur një pllakë të nxehtë pas veshjes me centrifugim.
2.2 Procesi i karbonizimit
Procesi i krijimit të një filmi karboni nëMeshë me fara SiCdhe lidhja me letrën e grafitit kërkon karbonizimin e shtresës ngjitëse në një temperaturë specifike për të siguruar lidhje të ngushtë. Karbonizimi jo i plotë i shtresës ngjitëse mund të çojë në dekompozimin e saj gjatë rritjes, duke çliruar papastërti që ndikojnë në cilësinë e rritjes së kristalit. Prandaj, sigurimi i karbonizimit të plotë të shtresës ngjitëse është thelbësore për lidhjen me densitet të lartë. Ky studim shqyrton efektin e temperaturës në karbonizimin e ngjitësit. Një shtresë uniforme e fotorezistit u aplikua nëmeshësipërfaqe dhe vendoset në një furrë me tub nën vakum (<10 Pa). Temperatura u ngrit në nivelet e paracaktuara (400℃, 500℃ dhe 600℃) dhe u mbajt për 3-5 orë për të arritur karbonizimin.
Eksperimentet e treguara:
Në 400 ℃, pas 3 orësh, filmi ngjitës nuk u karbonizua dhe u shfaq i kuq i errët; nuk u vu re asnjë ndryshim domethënës pas 4 orësh.
Në 500 ℃, pas 3 orësh, filmi u bë i zi, por përsëri transmetonte dritë; asnjë ndryshim domethënës pas 4 orësh.
Në 600℃, pas 3 orësh, filmi u bë i zi pa transmetim drite, duke treguar karbonizimin e plotë.
Kështu, temperatura e përshtatshme e lidhjes duhet të jetë ≥600℃.
2.3 Procesi i aplikimit të ngjitësit
Uniformiteti i filmit ngjitës është një tregues kritik për vlerësimin e procesit të aplikimit të ngjitësit dhe për të siguruar një shtresë uniforme ngjitëse. Ky seksion eksploron shpejtësinë optimale të centrifugimit dhe kohën e veshjes për trashësi të ndryshme filmi ngjitës. Uniformiteti
u e trashësisë së filmit përcaktohet si raporti i trashësisë minimale të filmit Lmin me trashësinë maksimale të filmit Lmax mbi zonën e dobishme. Pesë pika në vafer u zgjodhën për të matur trashësinë e filmit dhe u llogarit uniformiteti. Figura 4 ilustron pikat e matjes.
Për lidhjen me densitet të lartë midis përbërësve të fshirës SiC dhe grafitit, trashësia e preferuar e filmit ngjitës është 1-5 µm. U zgjodh një trashësi filmi prej 2 µm, e zbatueshme si për përgatitjen e filmit të karbonit ashtu edhe për proceset e lidhjes me vafer/letër grafit. Parametrat optimale të veshjes së rrotullimit për ngjitësin karbonizues janë 15 s me 2500 r/min, dhe për ngjitësin ngjitës, 15 s me 2000 r/min.
2.4 Procesi i lidhjes
Gjatë lidhjes së vaferës SiC me letrën grafit/grafit, është thelbësore që të eliminohen plotësisht ajri dhe gazrat organikë të krijuar gjatë karbonizimit nga shtresa lidhëse. Eliminimi jo i plotë i gazit rezulton në zbrazëti, duke çuar në një shtresë lidhëse jo të dendur. Ajri dhe gazrat organikë mund të evakuohen duke përdorur një pompë mekanike vaji. Fillimisht, funksionimi i vazhdueshëm i pompës mekanike siguron që dhoma e vakumit të arrijë kufirin e saj, duke lejuar heqjen e plotë të ajrit nga shtresa lidhëse. Rritja e shpejtë e temperaturës mund të parandalojë eliminimin në kohë të gazit gjatë karbonizimit në temperaturë të lartë, duke formuar zbrazëti në shtresën e lidhjes. Vetitë ngjitëse tregojnë dalje të konsiderueshme të gazit në ≤120℃, duke u stabilizuar mbi këtë temperaturë.
Presioni i jashtëm zbatohet gjatë lidhjes për të rritur densitetin e filmit ngjitës, duke lehtësuar dëbimin e ajrit dhe gazeve organike, duke rezultuar në një shtresë lidhëse me densitet të lartë.
Në përmbledhje, u zhvillua kurba e procesit të lidhjes e treguar në Figurën 5. Nën presion specifik, temperatura ngrihet në temperaturën e daljes së gazit (~120℃) dhe mbahet derisa të përfundojë shkarkimi i gazit. Më pas, temperatura rritet në temperaturën e karbonizimit, e mbajtur për kohëzgjatjen e kërkuar, e ndjekur nga ftohja natyrale në temperaturën e dhomës, lirimi i presionit dhe heqja e vaferës së lidhur.
Sipas seksionit 2.2, filmi ngjitës duhet të karbonizohet në 600℃ për më shumë se 3 orë. Prandaj, në kurbën e procesit të lidhjes, T2 është vendosur në 600℃ dhe t2 në 3 orë. Vlerat optimale për lakoren e procesit të lidhjes, të përcaktuara nëpërmjet eksperimenteve ortogonale që studiojnë efektet e presionit të lidhjes, kohës së ngrohjes së fazës së parë t1 dhe kohës së ngrohjes së fazës së dytë t2 në rezultatet e lidhjes, janë paraqitur në tabelat 2-4.
Rezultatet e treguara:
Në një presion lidhjeje prej 5 kN, koha e ngrohjes kishte ndikim minimal në lidhje.
Në 10 kN, zona e zbrazët në shtresën e lidhjes u ul me ngrohjen më të gjatë të fazës së parë.
Në 15 kN, zgjatja e ngrohjes së fazës së parë zvogëloi ndjeshëm zbrazëtitë, duke i eliminuar ato përfundimisht.
Efekti i kohës së ngrohjes së fazës së dytë në lidhjen nuk ishte i dukshëm në testet ortogonale. Fiksimi i presionit të lidhjes në 15 kN dhe koha e ngrohjes së fazës së parë në 90 min, koha e ngrohjes së fazës së dytë prej 30, 60 dhe 90 min, të gjitha rezultuan në shtresa të dendura lidhjeje pa zbrazëti, duke treguar se koha e ngrohjes në fazën e dytë kishte ndikim të vogël në lidhje.
Vlerat optimale për kurbën e procesit të lidhjes janë: presioni i lidhjes 15 kN, koha e ngrohjes në fazën e parë 90 min, temperatura e fazës së parë 120 ℃, koha e ngrohjes së fazës së dytë 30 min, temperatura e fazës së dytë 600 ℃ dhe koha e mbajtjes së fazës së dytë 3 orë.
Koha e postimit: Qershor-11-2024