2. Experimentálny proces
2.1 Vytvrdzovanie adhézneho filmu
Bolo pozorované, že priamo vytváranie uhlíkového filmu alebo spojenie s grafitovým papieromSiC doštičkypotiahnuté lepidlom viedli k niekoľkým problémom:
1. V podmienkach vákua sa nanesie lepiaca fóliaSiC doštičkyvyvinula šupinovitý vzhľad v dôsledku výrazného uvoľňovania vzduchu, čo má za následok pórovitosť povrchu. To bránilo správnemu spojeniu adhéznych vrstiev po karbonizácii.
2. Počas lepenia saoblátkamusí byť umiestnený na grafitový papier jedným ťahom. Ak dôjde k premiestneniu, nerovnomerný tlak môže znížiť rovnomernosť lepidla a negatívne ovplyvniť kvalitu lepenia.
3. Pri vákuových operáciách uvoľnenie vzduchu z adhéznej vrstvy spôsobilo odlupovanie a tvorbu početných dutín v adhéznom filme, čo malo za následok defekty v lepení. Na vyriešenie týchto problémov predsušte lepidlo naoblátkypo odstredení sa odporúča lepenie povrchu pomocou horúcej platne.
2.2 Proces karbonizácie
Proces vytvárania uhlíkového filmu naSiC oblátka zo semiena jeho spojenie s grafitovým papierom vyžaduje karbonizáciu adhéznej vrstvy pri špecifickej teplote, aby sa zabezpečilo pevné spojenie. Neúplná karbonizácia lepiacej vrstvy môže viesť k jej rozkladu počas rastu, pričom sa uvoľňujú nečistoty, ktoré ovplyvňujú kvalitu rastu kryštálov. Preto je zabezpečenie úplnej karbonizácie lepiacej vrstvy kľúčové pre vysokohustotné lepenie. Táto štúdia skúma vplyv teploty na karbonizáciu lepidla. Na povrch bola nanesená rovnomerná vrstva fotorezistuoblátkapovrch a umiestnil sa do rúrkovej pece vo vákuu (<10 Pa). Teplota sa zvýšila na prednastavené úrovne (400 ℃, 500 ℃ a 600 ℃) a udržiavala sa 3-5 hodín, aby sa dosiahlo karbonizácia.
Experimenty ukázali:
Pri 400 °C po 3 hodinách lepiaci film nekarbonizoval a vyzeral ako tmavočervený; po 4 hodinách nebola pozorovaná žiadna významná zmena.
Pri 500 °C po 3 hodinách film sčernel, ale stále prepúšťal svetlo; žiadna významná zmena po 4 hodinách.
Pri 600 ℃ po 3 hodinách film sčernel bez priepustnosti svetla, čo naznačuje úplnú karbonizáciu.
Preto musí byť vhodná teplota lepenia ≥600 ℃.
2.3 Proces nanášania lepidla
Rovnomernosť lepiacej fólie je kritickým ukazovateľom pre vyhodnotenie procesu nanášania lepidla a zabezpečenie rovnomernej lepiacej vrstvy. Táto časť skúma optimálnu rýchlosť odstreďovania a čas nanášania pre rôzne hrúbky lepiaceho filmu. Jednotnosť
u hrúbky filmu je definované ako pomer minimálnej hrúbky filmu Lmin k maximálnej hrúbke filmu Lmax na úžitkovej ploche. Na meranie hrúbky filmu sa vybralo päť bodov na plátku a vypočítala sa rovnomernosť. Obrázok 4 znázorňuje body merania.
Pre vysokohustotné spojenie medzi doštičkou SiC a grafitovými komponentmi je výhodná hrúbka adhézneho filmu 1-5 µm. Bola zvolená hrúbka filmu 2 um, použiteľná ako na prípravu uhlíkového filmu, tak na procesy spájania plátku/grafitového papiera. Optimálne parametre spin-coating pre karbonizačné lepidlo sú 15 s pri 2500 ot./min a pre lepiace lepidlo 15 s pri 2000 ot./min.
2.4 Proces lepenia
Počas spájania doštičky SiC na grafitový/grafitový papier je dôležité úplne eliminovať vzduch a organické plyny vznikajúce pri karbonizácii zo spojovacej vrstvy. Neúplná eliminácia plynu má za následok vznik dutín, čo vedie k nehustej spojovacej vrstve. Vzduch a organické plyny je možné odsať pomocou mechanického olejového čerpadla. Na začiatku nepretržitá prevádzka mechanického čerpadla zaisťuje, že vákuová komora dosiahne svoj limit, čo umožní úplné odstránenie vzduchu z lepiacej vrstvy. Rýchly nárast teploty môže zabrániť včasnej eliminácii plynu počas vysokoteplotnej karbonizácie, čím sa v spojovacej vrstve vytvárajú dutiny. Adhézne vlastnosti naznačujú výrazné uvoľňovanie plynov pri ≤120℃, stabilizáciu nad touto teplotou.
Počas lepenia sa aplikuje vonkajší tlak, aby sa zvýšila hustota lepiacej fólie, čím sa uľahčí vypudenie vzduchu a organických plynov, výsledkom čoho je spojovacia vrstva s vysokou hustotou.
Stručne povedané, bola vyvinutá krivka procesu spájania znázornená na obrázku 5. Pri špecifickom tlaku sa teplota zvýši na teplotu odplynenia (~120 °C) a udržiava sa, kým sa odplynenie nedokončí. Potom sa teplota zvýši na teplotu karbonizácie, udržiava sa počas požadovanej doby, nasleduje prirodzené ochladenie na izbovú teplotu, uvoľnenie tlaku a odstránenie spojeného plátku.
Podľa časti 2.2 je potrebné lepiacu fóliu karbonizovať pri teplote 600 °C počas 3 hodín. Preto je v krivke procesu spájania T2 nastavený na 600 °C a t2 na 3 hodiny. Optimálne hodnoty pre krivku procesu spájania, stanovené pomocou ortogonálnych experimentov študujúcich účinky tlaku na lepenie, času zahrievania prvého stupňa t1 a času zahrievania druhého stupňa t2 na výsledky spájania, sú uvedené v tabuľkách 2-4.
Uvedené výsledky:
Pri lepiacom tlaku 5 kN mala doba zahrievania minimálny vplyv na lepenie.
Pri 10 kN sa prázdna plocha v spojovacej vrstve zmenšila s dlhším zahrievaním prvého stupňa.
Pri 15 kN predĺženie prvého stupňa ohrevu výrazne znížilo dutiny, prípadne ich odstránilo.
Vplyv doby zahrievania druhej fázy na lepenie nebol v ortogonálnych testoch evidentný. Fixáciou spojovacieho tlaku na 15 kN a času zahrievania prvého stupňa na 90 minút, časy zahrievania druhého stupňa 30, 60 a 90 minút všetky viedli k hustým spojovacím vrstvám bez dutín, čo naznačuje, že čas zahrievania druhého stupňa mal malý vplyv na lepenie.
Optimálne hodnoty pre krivku procesu lepenia sú: tlak lepenia 15 kN, čas ohrevu prvého stupňa 90 minút, teplota prvého stupňa 120 °C, čas ohrevu druhého stupňa 30 minút, teplota druhého stupňa 600 °C a čas výdrže druhého stupňa 3 hodiny.
Čas odoslania: 11. júna 2024