2. Tilraunaferli
2.1 Herðing á límfilmu
Það kom fram að beint að búa til kolefnisfilmu eða tengingu með grafítpappír áSiC obláturhúðuð með lími leiddi til nokkurra vandamála:
1. Við lofttæmi, límfilman áSiC obláturþróað með sér hreisturlíkt útlit vegna umtalsverðrar loftlosunar, sem leiddi til yfirborðsgljúps. Þetta kom í veg fyrir að límlögin tengdust rétt eftir kolsýringu.
2. Meðan á tengingu stendur, eroblátaverður að setja á grafítpappírinn í einu lagi. Ef endurstaðsetning á sér stað getur ójafn þrýstingur dregið úr einsleitni límsins, sem hefur neikvæð áhrif á límgæði.
3. Í lofttæmisaðgerðum olli losun lofts frá límlaginu flögnun og myndun fjölmargra tóma innan límfilmunnar, sem leiddi til galla í tengingunni. Til að takast á við þessi vandamál, forþurrka límið áoblátaMælt er með því að tengja yfirborð með því að nota heita plötu eftir snúningshúð.
2.2 Kolsýringarferli
Ferlið við að búa til kolefnisfilmu áSiC fræ oblátaog að tengja það við grafítpappír krefst kolsýringar á límlaginu við ákveðið hitastig til að tryggja þétt tengingu. Ófullkomin kolsýring á límlaginu getur leitt til niðurbrots þess meðan á vexti stendur og losar óhreinindi sem hafa áhrif á gæði kristalvaxtar. Þess vegna er mikilvægt fyrir háþéttnibindingu að tryggja fullkomna kolsýringu á límlaginu. Þessi rannsókn skoðar áhrif hitastigs á límkolun. Samræmt lag af photoresist var sett áoblátayfirborð og sett í rörofn undir lofttæmi (<10 Pa). Hitastigið var hækkað í forstillt stig (400 ℃, 500 ℃ og 600 ℃) og haldið í 3-5 klukkustundir til að ná kolsýringu.
Tilraunir sýndar:
Við 400 ℃, eftir 3 klukkustundir, kolefnis límfilman ekki og virtist dökkrauð; engin marktæk breyting sást eftir 4 klst.
Við 500 ℃, eftir 3 klukkustundir, varð kvikmyndin svört en sendi samt frá sér ljós; engin marktæk breyting eftir 4 klst.
Við 600 ℃, eftir 3 klukkustundir, varð filman svört án ljósgjafar, sem gefur til kynna algjöra kolsýringu.
Þannig þarf hæfilegt tengingarhitastig að vera ≥600 ℃.
2.3 Umsóknarferli líms
Einsleitni límfilmunnar er mikilvægur vísbending til að meta ferlið við beitingu límsins og tryggja einsleitt bindilag. Þessi hluti kannar ákjósanlegan snúningshraða og húðunartíma fyrir mismunandi þykkt límfilmu. Einsleitnin
u af filmuþykktinni er skilgreint sem hlutfall lágmarksfilmuþykktar Lmin og hámarksfilmuþykktar Lmax yfir nytjasvæðið. Fimm punktar á disknum voru valdir til að mæla filmuþykktina og einsleitnin reiknuð út. Mynd 4 sýnir mælipunktana.
Fyrir háþéttni tengingu milli SiC skífunnar og grafíthluta er æskileg þykkt límfilmu 1-5 µm. 2 µm filmuþykkt var valin, sem á bæði við um framleiðslu á kolefnisfilmu og obláta/grafítpappírsbindingarferli. Bestu snúningshúðunarfæribreyturnar fyrir kolefnislímið eru 15 sekúndur við 2500 sn./mín., og fyrir bindilímið, 15 sek. við 2000 sn./mín.
2.4 Tengingarferli
Við tengingu SiC-skífunnar við grafít/grafítpappír er mikilvægt að útrýma algjörlega lofti og lífrænum lofttegundum sem myndast við kolsýringu úr bindilaginu. Ófullnægjandi losun gas leiðir til tómarúma, sem leiðir til óþétts bindilags. Hægt er að tæma loftið og lífrænar lofttegundir með vélrænni olíudælu. Upphaflega tryggir samfelld notkun vélrænni dælunnar að lofttæmishólfið nái takmörkum sínum, sem gerir kleift að fjarlægja loftið að fullu úr tengilaginu. Hröð hitastigshækkun getur komið í veg fyrir tímanlega brotthvarf gass við háhitakolun og myndar tóm í bindilaginu. Límeiginleikar benda til verulegrar losunar við ≤120 ℃, stöðugur yfir þessu hitastigi.
Ytri þrýstingur er beitt á meðan á tengingu stendur til að auka þéttleika límfilmunnar, sem auðveldar útskúfun lofts og lífrænna lofttegunda, sem leiðir til bindilags með mikilli þéttleika.
Í stuttu máli var tengingarferlisferillinn sem sýndur er á mynd 5 þróaður. Undir sérstökum þrýstingi er hitastigið hækkað í útgashitastigið (~120 ℃) og haldið þar til losun er lokið. Síðan er hitastigið hækkað upp í kolefnishitastigið, haldið í þann tíma sem þarf, fylgt eftir með náttúrulegri kælingu niður í stofuhita, þrýstingslosun og fjarlægingu á bundnu skífunni.
Samkvæmt kafla 2.2 þarf að kolsýra límfilmuna við 600 ℃ í meira en 3 klukkustundir. Þess vegna er T2 stillt á 600 ℃ og t2 í 3 klukkustundir í tengingarferlinu. Ákjósanleg gildi fyrir tengingarferlisferilinn, ákvörðuð með hornréttum tilraunum sem rannsaka áhrif tengingarþrýstings, fyrsta stigs hitunartíma t1 og annars stigs hitunartíma t2 á bindingarútkomu, eru sýnd í töflum 2-4.
Niðurstöður sýndar:
Við 5 kN bindingsþrýsting hafði hitunartími lágmarks áhrif á tenginguna.
Við 10 kN minnkaði tómasvæðið í bindilaginu við lengri fyrsta stigs upphitun.
Við 15 kN dró verulega úr tómum með því að lengja fyrsta þrep upphitunina og útrýma þeim að lokum.
Áhrif annars stigs hitunartíma á tengingu komu ekki fram í hornréttu prófunum. Með því að festa bindiþrýstinginn við 15 kN og fyrsta þreps upphitunartímann við 90 mín., 30, 60 og 90 mínútur á öðru þrepi hitunartímar leiddu allir til hollausra þétta bindilaga, sem gefur til kynna að upphitunartími annars þreps hafi verið lítil áhrif á tengingu.
Ákjósanleg gildi fyrir tengiferlisferilinn eru: tengiþrýstingur 15 kN, hitunartími á fyrsta þrepi 90 mín, hitastig á fyrsta þrepi 120 ℃, hitunartími á öðru stigi 30 mín. 3 klst.
Pósttími: 11-jún-2024