Elektron qurilmalardagi integral mikrosxemalar tobora murakkablashib borayotgani va chip o'lchamlari qisqarishda davom etar ekan, ish paytida haddan tashqari issiqlik to'planishi qurilmaning ish faoliyatini yomonlashtiradi va hatto qisqa tutashuvlar va boshqa nosozliklarga olib kelishi mumkin. Elektron uskunalarning barqaror, xavfsiz va samarali ishlashini ta'minlash uchun yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, past issiqlik kengayish koeffitsienti, past zichlik va mukammal egilish kuchiga ega bo'lgan qadoqlash materiallarini ishlab chiqish tadqiqot markaziga aylandi.
01 Olmos/Kremniy karbid: Issiqlikni boshqarish uchun kuchli kombinatsiya
Olmos insonga ma'lum bo'lgan har qanday tabiiy materialning eng yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lib, past issiqlik kengayish koeffitsienti, yuqori quvvat va qattiqlik va mukammal kimyoviy barqarorlik bilan birlashtirilib, uni ideal issiqlik boshqaruv materialiga aylantiradi. Silikon karbid, shuningdek, past issiqlik kengayish koeffitsienti va yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Olmosni mustahkamlovchi faza sifatida silikon karbidga kiritish orqali sozlanishi mumkin bo'lgan issiqlik kengayish koeffitsientlari va yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega olmos / kremniy karbid kompozitlariga erishish mumkin. Olmos bilan mustahkamlangan{3}}metall matritsali kompozitlar bilan solishtirganda olmos va kremniy karbid tuzilmalari oʻxshash boʻlib, ularning namlanuvchanligi va termal kengayish moslashuvi metallar va olmos oʻrtasidagidan ancha yaxshi.
02 Olmos/kremniy karbid kompozitlarini ishlab chiqarish jarayonlari
Olmos yuqori haroratlarda grafitlanishga moyil; hosil bo'lgan grafit olmosga qaraganda sezilarli darajada past issiqlik o'tkazuvchanligi va egilish kuchiga ega. Olmos/kremniy karbid kompozitlarini muvaffaqiyatli ishlab chiqarish uchun olmos grafitizatsiyasini samarali nazorat qilish zarur. Kremniy karbid matritsasini olmos preformiga to'g'ridan-to'g'ri infiltratsiya qilish mumkin emasligi sababli, kremniy karbid matritsasi odatda kremniy-uglerod reaktsiyalari orqali olinadi. Olmos/kremniy karbid kompozitlari uchun asosiy ishlab chiqarish jarayonlari taxminan quyidagicha.
(1) Yuqori bosimli yuqori harorat (HPHT) sinterlash
HPHT usulida olmos mikrochangi va sof kremniy kukuni yaxshilab aralashtiriladi va keyin yuqori harorat va yuqori bosim ostida silikon karbid hosil qiluvchi in-situ reaksiyaga kirishadi va natijada olmos/kremniy karbid kompozitlarini hosil qiladi. Ushbu usulning afzalligi shundaki, yuqori bosim sharoitida olmos sezilarli darajada grafitlanishga uchramaydi va olmos zarralari orasidagi bo'shliqlar samarali ravishda kamaytirilishi mumkin, bu esa olmosning yuqori hajmli fraktsiyasi va yuqori zichlikka ega kompozitlarni ishlab chiqaradi. Biroq, yuqori bosimli jarayon qimmat uskunalarni talab qiladi va tayyorlangan kompozitlarning shakliga sezilarli cheklovlar qo'yadi.
(2) Spark Plazma Sinterlash (SPS)
SPS HPHT ga o'xshaydi, chunki u yuqori harorat va bosim ostida preformni sinterlaydi va zichlashtiradi. Farqi shundaki, SPS yuqori energiyali elektr uchqunlaridan foydalanib, chang zarralari orasida bir lahzada zaryadsizlanib, katta miqdorda issiqlik chiqaradigan yuqori haroratli plazma hosil qiladi. Shuning uchun, SPS tez isitish tezligi va qisqa sinterlash vaqtlariga ega. Bundan tashqari, SPSda sinterlash bosimi HPHTga qaraganda past.
(3) Issiq izostatik presslash (HIP)
HIP jarayonida olmos va kremniy kukunlari muhrlangan idishga joylashtiriladi va barcha yo'nalishlardan teng bosimga duchor bo'ladi, yuqori haroratlarda sinterlash va zichlashtirish tugallanadi. HIP odatda bir necha yuz megapaskal oralig'idagi bosimlarda ishlaydi. Uning afzalliklari past sinterlash bosimi va katta hajmli va murakkab shaklli namunalarni ishlab chiqarish qobiliyatini o'z ichiga oladi. Biroq, jarayon murakkab va ishlab chiqarish samaradorligi past.
(4) Prekursor infiltratsiyasi va piroliz (PIP)
PIP usuli kremniy karbidini (polikarbosilan) isitadigan va kremniy karbidini hosil qilish uchun pirolizlanadigan, keyin olmos zarralarini bir-biriga bog'laydigan matritsa bo'lib xizmat qiladigan kremniy karbid kashshofidan (polikarbosilan) foydalanadi. Ushbu jarayonning afzalliklari past sinterlash harorati, katta o'lchamdagi yoki murakkab shakldagi namunalarni olish qobiliyati va kompozitsiyada qoldiq kremniyning yo'qligi. Biroq, prekursorning past konvertatsiya rentabelligi tufayli, zichlikni yaxshilash uchun ko'pincha bir nechta tsikllar talab qilinadi.
(5) Kimyoviy bug 'infiltratsiyasi (CVI)
CVI nisbatan yumshoq jarayon; past infiltratsiya haroratida olmos zarralari barqaror bo'lib qoladi va grafitlanishdan qochadi. Boshqa texnikalar bilan taqqoslaganda, silikon karbid fazasi material yuzasida kimyoviy bug 'birikishidan kelib chiqadi, shuning uchun kremniy fazasi CVI jarayonida butunlay yo'q qilinishi mumkin. Ushbu usul bilan tayyorlangan kompozitlar nisbatan past zichlikka ega va odatda yupqa qatlam namunalarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
(6) Reaktiv infiltratsiya (RI)
RI zichlashtirish jarayoni bo'lib, unda qattiq modda isitish orqali eritiladi va tayyorlangan preformga infiltratsiya qilinadi. Armatura va matritsa orasidagi namlanishga qarab, bosimli yoki bosimsiz infiltratsiyadan foydalanish mumkin.
Ushbu jarayonda olmos zarralari va grafit kukunlari bir xilda aralashtiriladi, qatronlar biriktiruvchi sifatida ishlatiladi, so'ngra preform hosil qilish uchun sovuq yoki issiq presslanadi. Keyin preform bog'lovchini to'liq karbonlashtirish va preform porozitesini oshirish uchun bog'lanish va pirolizga duchor bo'ladi. Nihoyat, silikon infiltratsiyasi vakuumda yoki inert atmosferada isitish orqali amalga oshiriladi. Infiltratsiya jarayonida suyuq kremniy pirolitik uglerod va qo'shilgan grafit kukuni bilan reaksiyaga kirishib, kremniy karbidini hosil qiladi. Uglerod reaktsiyasi tugagandan so'ng, preformdagi qolgan teshiklar suyuq kremniy bilan to'ldiriladi, natijada zich olmos / kremniy karbid kompozitsiyasi hosil bo'ladi. Boshqa jarayonlar bilan solishtirganda, RI murakkab protseduralar yoki qimmat uskunalarni talab qilmaydi; jarayon oddiy, ammo kompozitning tarmoqqa yaqin shaklini shakllantirish imkonini beradi.