真空爐的作業(yè)環(huán)境(高溫、低氣壓、潔凈要求)對資料是 “終極考驗”,而石墨制品的3大特性完美適配:
耐超高溫+尺寸安穩(wěn),金屬和陶瓷都 “認輸”
真空爐的工藝溫度常達1200-2000℃,金屬發(fā)熱體(如鉬、鎢)在 1600℃以上會軟化變形,陶瓷載具(如氧化鋁)在急冷急熱時會炸裂,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)。某航空資料廠的測試顯現(xiàn),石墨發(fā)熱體在1800℃真空環(huán)境下接連作業(yè)100小時,電阻改變率僅2%,而鎢絲發(fā)熱體達15%。
化學惰性強,不污染工件,潔凈度達 “半導體級”
真空環(huán)境下,資料的蒸發(fā)物會直接污染工件(如硅片外表若有0.1μm 雜質(zhì),就可能導致芯片失效)。石墨在1600℃以下的蒸發(fā)率<0.01%,且不與金屬、半導體資料反響(如不與硅、鈦、鎳產(chǎn)生化學反響)。而陶瓷中的氧化物(如 Al2O2)可能釋放氧原子,金屬則會蒸發(fā)產(chǎn)生金屬粉塵,均無法滿意半導體級潔凈度要求。
導電導熱可控,適配多樣化工藝需求
石墨的電阻率可通過純度調(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)品一致性的要害。
