炭化ケイ素の製造プロセス

炭化ケイ素 (SiC) は、優れた高温耐性、高電圧耐性、高周波特性により、パワー エレクトロニクス、オプトエレクトロニクス、高周波デバイスで広く使用されている高性能半導体材料です。{{1}{2}炭化ケイ素の製造プロセスは主に次のステップで構成されます。

原料の準備: 炭化ケイ素製造の主原料は、高純度のケイ素粉末と炭素粉末です。{0}シリコン粉末の純度は通常 99.999% 以上である必要があり、炭素粉末には高純度のグラファイトまたは石油コークスを使用する必要があります。-原材料の純度は、最終製品の性能に直接影響します。

混合と成形: シリコン粉末と炭素粉末は特定の割合で混合されます。通常、炭素-対-シリコンのモル比は約 1:1 に制御されます。次いで、混合粉末をプレスして未焼成体を形成する。成形は、後続のプロセスの要件に応じて、コールドプレスまたはホットプレスで行うことができます。

高温反応合成: 成形された素地は、通常 1600 ～ 2500 度に制御された高温炉で反応合成されます。-このプロセス中に、シリコンと炭素が化学反応して炭化ケイ素を形成します。反応時間は、炉の種類とプロセスパラメータに応じて、数時間から数十時間まで異なります。

粉砕と分級: 合成された炭化ケイ素ブロックを粉砕し、必要な粒径の炭化ケイ素粉末を得るために分級する必要があります。粉砕装置には通常、ジョー クラッシャーやボール ミルが含まれますが、分級はふるい分けや空気分級によって行われます。

精製処理: 合成中に混入した不純物を除去するために、炭化ケイ素粉末は酸洗浄または高温精製が必要です。-酸洗浄には通常塩酸またはフッ化水素酸が使用されますが、高温精製は不活性雰囲気下で 2000 度を超える温度で行われます。

焼結と高密度化: 高密度の炭化ケイ素を必要とする用途では、粉末を焼結する必要があります。-焼結方法としては、無加圧焼結、ホットプレス、熱間静水圧プレスなどが挙げられます。焼結温度は通常 1800 ～ 2200 度であり、ホウ素やアルミニウムなどの焼結助剤を添加すると緻密化が促進されます。

加工とテスト: 焼結炭化ケイ素ブランクは、最終的な寸法および表面精度の要件を達成するために機械加工 (切断、研削、研磨など) を必要とします。加工後は、密度、硬度、熱伝導率、電気特性などの厳格な性能試験が必要です。