真空爐用石墨制品：高溫真空下的 “耐造擔(dān)任”
真空爐的“心臟部件”——石墨制品，以2800℃以下功能安穩(wěn)、半導(dǎo)體級(jí)潔凈度和導(dǎo)電導(dǎo)熱可控三大優(yōu)勢(shì)，成為高端制作的隱形柱石。從發(fā)熱體到密封件，它們?cè)跇O端環(huán)境下保證工藝安穩(wěn)性，支撐起半導(dǎo)體、航空航天等范疇的精細(xì)制作。
在半導(dǎo)體芯片退火、航空航天資料燒結(jié)等高端制作范疇，真空爐是中心設(shè)備，而真空爐用石墨制品則是其 “心臟部件”—— 從1000℃的硅片分散到2000℃的鈦合金熔煉，從0.1Pa的高真空到惰性氣體維護(hù)氣氛，石墨制品以 “耐高溫、抗腐蝕、低蒸發(fā)” 的特性，撐起了真空爐內(nèi)的精細(xì)制作。今天就來(lái)詳解這些專為真空爐設(shè)計(jì)的石墨制品，看看它們?nèi)绾卧跇O端環(huán)境下保證工藝安穩(wěn)性，成為高端制作的 “隱形柱石”。
一、真空爐為什么非石墨制品不可？3大中心優(yōu)勢(shì)無(wú)可代替
真空爐的工作環(huán)境（高溫、低氣壓、潔凈要求）對(duì)資料是 “終極考驗(yàn)”，而石墨制品的3大特性完美適配：
耐超高溫+尺度安穩(wěn)，金屬和陶瓷都 “認(rèn)輸”
真空爐的工藝溫度常達(dá)1200-2000℃，金屬發(fā)熱體（如鉬、鎢）在 1600℃以上會(huì)軟化變形，陶瓷載具（如氧化鋁）在急冷急熱時(shí)會(huì)炸裂，而高純石墨（固定碳≥99.9%）在2800℃以下功能安穩(wěn)，熱膨脹系數(shù)僅是金屬的 1/10）。某航空資料廠的測(cè)驗(yàn)顯現(xiàn)，石墨發(fā)熱體在1800℃真空環(huán)境下連續(xù)工作100小時(shí)，電阻變化率僅2%，而鎢絲發(fā)熱體達(dá)15%。
化學(xué)惰性強(qiáng)，不污染工件，潔凈度達(dá) “半導(dǎo)體級(jí)”
真空環(huán)境下，資料的蒸發(fā)物會(huì)直接污染工件（如硅片外表若有0.1μm 雜質(zhì)，就或許導(dǎo)致芯片失效）。石墨在1600℃以下的蒸發(fā)率＜0.01%，且不與金屬、半導(dǎo)體資料反應(yīng)（如不與硅、鈦、鎳產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)）。而陶瓷中的氧化物（如 Al2O2）或許開(kāi)釋氧原子，金屬則會(huì)蒸發(fā)產(chǎn)生金屬粉塵，均無(wú)法滿足半導(dǎo)體級(jí)潔凈度要求。
導(dǎo)電導(dǎo)熱可控，適配多樣化工藝需求
石墨的電阻率可通過(guò)純度調(diào)整，既能做發(fā)熱體（低電阻），又能做絕緣載具（外表氮化處理后絕緣）；導(dǎo)熱系數(shù)是陶瓷的5-10倍（150-200W/m2K），能讓工件受熱均勻（溫差≤5℃），這是真空燒結(jié)中保證產(chǎn)品共同性的要害。
二、4大中心制品：從 “發(fā)熱” 到 “承載”，覆蓋真空爐全流程
真空爐用石墨制品不是單一產(chǎn)品，而是形成 “發(fā)熱 - 承載 - 導(dǎo)流 - 密封” 的產(chǎn)品矩陣：
石墨發(fā)熱體：真空爐的 “加熱中心”
分為棒狀、板狀、管狀三種，選用等靜壓成型的高密度石墨（密度≥1.88g/cm3）制成，外表粗糙度 Ra≤0.8μm（削減尖端放電）。在半導(dǎo)體分散爐中，石墨發(fā)熱體需精準(zhǔn)控制溫度梯度（±1℃/cm），保證硅片均勻摻雜；在高溫?zé)Y(jié)爐中，管狀發(fā)熱體能形成環(huán)形加熱區(qū)，讓大型工件（如航空葉片）受熱共同。某12英寸晶圓廠的石墨發(fā)熱體，使用壽命達(dá) 500 次（每次8小時(shí)），是金屬發(fā)熱體的3倍。
石墨載具：工件的 “高溫托盤(pán)”
包含石墨舟、石墨板、石墨坩堝等，用于承載工件。中心要求是：
平面度≤0.02mm/m（避免工件傾斜導(dǎo)致受熱不均）；
外表經(jīng)氮化硼（BN）涂層處理（防粘工件，如防止陶瓷坯體燒結(jié)時(shí)粘連）。
在光伏硅片退火工藝中，石墨舟的槽位公差需控制在±0.01mm，保證 156mm硅片的受熱面積誤差＜1%，轉(zhuǎn)換效率波動(dòng)≤0.2%。
石墨導(dǎo)流件：氣體與電流的 “通道”
在真空爐的氣路和電路系統(tǒng)中，石墨導(dǎo)流件（如氣體散布板、電極導(dǎo)流柱）需同時(shí)滿足：
氣體導(dǎo)流件：通氣孔直徑誤差≤0.05mm，保證氣流均勻（如CVD 涂層工藝中，氣體散布不均會(huì)導(dǎo)致膜厚誤差）；
電極導(dǎo)流柱：耐高溫（1500℃下不氧化）。某鍍膜廠的石墨導(dǎo)流板，讓涂層均勻度從85%提升至98%。
石墨密封件：真空環(huán)境的 “屏障”
用于爐門(mén)、法蘭等部位的密封，選用柔性石墨（增加3%橡膠增韌），壓縮率≥30%，回彈率≥15%，在1000℃下仍能堅(jiān)持良好密封性（漏率≤1×10Pam/s），比金屬密封墊的適用溫度規(guī)模寬 500℃。