Tá aitme nitride siliciúim ceirimeach ceangailte le chéile trí chineálacha láidre covalaithe, rud atá ina airílacht inbhéanach a dhéanann an tseirimeach neamh-mheatailigh orgánach seo an-dhéanach le sinteriú tiubh. I rith na próise, ní mór dó an timpeallacht teasa ard thar 1800℃ a sheasamh, agus ní mór an brú sinterithe a chaomhnú le haghaidh tréimhse fhada. Tugann an timpeallacht fhoréigneach seo deis do phóranna istigh agus do bhraistíochtaí sa bholg ghréine, rud a laghdaíonn go díreach an baint as an ábhar ó thaobh pearsanta agus uaslíonaithe iomlána. Chun an fhadhb ullmhaithe seo a réiteach, fás an tionscal éagsúla pháirteanna sinterithe.
1. Sinteriú gan bhrú
I rithim ullmhú nitride an tsiliciúim tríd shincréáil faoi bhrú an aeir, tá contrárthacht lárnach ann: iarracht an mhaireann a dhéanamh dlúth agus an freagarthacht deacair teochta airde ar nitride an tsiliciúim. Tugann an fhadhb seo leathnú níos mó sa chóras foirmiúcháin a bhaineann le cur chuige bunaithe ar mhagnéisiam. Chun éifeacht an dlúthú a fheabhsú ar an gcoirpín ghreann faoi bhrú an aeir, úsáideann an tionscal ocsaíd an ithriúim in éineacht le ocsaíd an mhagnéisiam, nó ocsaíd an ithriúim, ocsaíd an alúmanaim, agus nitride an alúmanaim mar chomphointí cabhracha sincréála chun nitride an tsiliciúim a ullmhú. Tar éis vérifiú leathan, tháinig na beirt fhormáilí ocsaíd an ithriúim + ocsaíd an alúmanaim agus ocsaíd an ithriúim + ocsaíd an mhagnéisiam chun bheith ar na roghanna príomhshráid an mhargaidh. Níor cuireadh an próiseas seo go forleathan i réimsí comhábhair speisialta fós. Áfach, más féidir é a chur i gcomhthéacs teicníocht phróiseála oiriúnach agus tástála nach ndéanann damáiste chun easpa istigh a bhaint amach, is féidir na comhábhair nitride an tsiliciúim a tháirgeadh trí shincréáil faoi bhrú an aeir a úsáid mar chuidithe don ionstraimint ard-shaoránaí.
2. Sintéáil Athraithe (RBSN)
Tosaíonn tógáil nitride siliciúim a bhfuil poraíocht air ó ullmhaíocht bhlaincanna cearamacha ó phuadar siliciúim an-bhuan tar éis tréithiú. Cuirtear na blaincanna isteach i gcomhthionól nitrigine nó amóinéige agus teasfairear iad go leanúnach ag réimse teochta idir 1000 – 1450°C. I rith an phróisis seo, tagann frithghníomh nitridighthe ar an bpúdar siliciúim, ag cruthú fásra chomhshaoilte de α-Si3N4 agus β-Si3N4. Caithfidh an frithghníomh nitridighthe seo leathnú toirt 22% thart, ach is féidir leis na foláin atá fágtha idir na ranna den bhlanca an leathnú seo a chur in aghaidh. I rith an phróisis sinterithe, ní athraíonn méid na blaince go mór. Mar gheall ar an gceap seo maidir le coimeád méid staighre, is oiriúnach an prósais seo do thógáil blocanna cearamacha speisialta, buaistí speisialta, agus bunanna spásán idirshuíl. Tar éis an sinterithe, ní ghiarrtar aon phróiseáil eile le uirlisí diamaint, agus tá buntáistí costais suntasacha aige. Fiú má fhanann an poraíocht ar 20% – 30% sa táirge deiridh, bíonn airde na ndeisíochtaí meicniúla acu fós, le neart cromáin suas le 350 MPa.
3. Scaothadh Teasach Sintéireachta (HP)
Ní féidir an próiseas sinterithe teasa-bhrúite a chumasc an réamhghníomhaire nitride na silean gan cur aon leathchuidiúcháin leis. Mar sin, cuirtear ábhair bunaithe ar mhagnéisiam, mar shampla ocsaíd mhagnéisiam agus nitride mhagnéisiam, isteach sa chóras cuma. Is fearr an méid is oiriúnaí de na leathchuidiúcháin a rialú laistigh den raon 3.3–5.0 wt.%. I rith an phróisis, cuirtear brú meicniúil de 23 MPa ar an réamhghníomhaire, agus socraítear an teocht sinterithe ag 1800±50℃, le tréimhse coimeádta idir 4 agus 18 nóiméad. Is féidir leis an bpróiseas seo páirteanna cearamacha chumasca a tháirgeadh le díolacht choimeádach níos airde ná 99.9%, agus is féidir leis an dtáirgeadh críochnaithe neart gcosúlachta a bhaint amach de 690±20 MPa. Mar gheall ar a dhíolacht an-ard, is féidir an próiseas sinterithe teasa-bhrúite a úsáid chun táirgí a tháirgeadh le riachtanais an-dhéanaí maidir le feidhmíocht mheicniúil, mar shampla ciorcail nitride na silean, bacáin chearamacha nitride na silean, agus liathróidí ina bhfuil inbhuanaitheacht i gcoinne caillteanais ó chur i mbun. Tá an réiteach seo curtha i bhfeidhm freisin i dtionscnaimh.
4. Sintiriú Bréige Gáis (GPS)
Is é an fúnction lárach a bhaineann le próiseas an bhrú-sintéirigh ná an fhadhb thionsclaíochta a réiteach maidir le deiscréadadh éasca an tsiolain nitride i rith an sintéirigh ag ard-teocht. Tarlaíonn an réiteach seo trí ghás nitrigine faoi bhrú ard a chur isteach sa chúlán sintéirigh, ag cruthú timpeallacht chosanta faoi bhrú ard a aithníonn agus a chuireann bac ar an réimsí deiscréadadh ag ard-teocht den tsiolain nitride, ag cinnti mar sin an t-ullmhú struchtúrtha agus an bheith ag feidhmiú go staible ar an réimse i rith an phróisis dheimhniú ag ard-teocht. Leis an éifeacht dheimhniú iontach agus le staidiúilte an ábhair, is féidir leis an bpróiseas brú-sintéirigh crucaibí siolain nitride a fháil atá in ann teocht ard a sheasamh, agus caoráin fhiáin siolain nitride fada, mar aon le comhpháirteanna struchtúrtha eile a bhfuil cruinneas ard agus in ann teocht ard a sheasamh. Tá an bheith ag feidhmiú iomlán ar na táirgí siolain nitride a ullmhaítear leis an bpróiseas seo cosúil go mór leis an méid atá ar fáil ó phróisis sintéirigh príomhshrónacha, agus tá an bheith ag feidhmiú iomlán iontach acu, rud a léiríonn seansanna leathan maidir le húsáid thionsclaíoch.
5. Fréamh-imeachta an t-sintéirigh le nitride an tsilicium (SRBSN)
Chunnaítear an t-ábhar réadúil siolicon le comhpháirteanna sinterithe taobh istigh, mar shampla alúmanam, silicin agus ocsaíd chalciam, chun iompar an sinterithe a fheabhsú. Roinneann an próiseas ullmhaithe i ndó dhtréimhse teochta. Ar dtús, déantar freagarthacht nitridiúcháin fhadtéarmach ag 1400℃ i gcomhshaoil ina bhfuil hidrigin nó argón agus nitrigin, agus fágann an t-ionsú seo 150 go 300 uair an chloig. Nuair a chríochnaítear an nitridiú, aistritheann sé go dtí timpeallacht sinterithe ar bhrú ard, áit a mbíonn sé ag teocht idir 1700 agus 1950℃ ar feadh 1 go 2 uair. Cuireann an brú nitrigin sa timpeallacht isteach idir 0.21 agus 2.1 MPa. Trí an bpróiseas seo, is féidir le tiúlacht na gcórparán greamaithe éagsúla a bheith níos airde ná 86% den tiúlacht theoiriciúil. Má ardútar an brú nitrigin laistigh den chúlra sinterithe go breis is 10 MPa, is féidir leis an tiúlacht a éirí go dtí 98% den luach theoiriciúil, agus is féidir le neart crochta na gcórparán a bheith 750 MPa. Le cruinneas maith cruthaithe agus costais próiseála faoi smacht, is féidir an próiseas seo a úsáid chun fáinneacha céaramacha siolicon nitride do ghnáthús trom a tháirgeadh, agus plátaí móra céaramacha siolicon nitride freisin. Tar éis an mionathraithe, tá na treisiúcháin fisiciúla agus meicniúla na gcórparán seo cheana féin comhoiriúnach leis na treisiúcháin atá ar fáil i bpáirteanna siolicon nitride sinterithe ar ardghníomhaíocht ar an margadh.
6. Scaipeáil Plasma Díghuáireachta (SPS)
Tá an próiseas scaipeála plasmas díghuáireachta bunaithe ar ghníomh dhíreach na reo thar an comhphacáil phuclaire, agus úsáideann sé teagmháil theasachta chun an teocht a ardú go tapa ar an gcomhphacáil. Is féidir leis an bpróiseas seo soladú tiubh a bhaint amach gan riachtanais an t-áit a choinneáil ag teocht ard ar feadh tréimhse fada. Is féidir leis an mód próiseála seo, a bhíonn ag obair ag teocht ard ar feadh tréimhse ghearr, fás leanúnach na ngráin chrionn a chosc, athrú fáis easpágach a sheachaint, an struchtúr micre-chrionnach caol a chaomhnú, agus cuspóirí a fháil le saotharlacht mhéchanach níos fearr. Is féidir an próiseas seo a úsáid chun bheartaí cearamacha nitride sileon an-tanaí agus pinnanna suímh nitride sileon beaga a phróiseáil, is iad seo cuidí beaga cruinne. I gcomparáid le scéimeanna sinterithe traidisiúnta, tá an t-iomlán de phróiseas níos gairide, tá an rith phróiseála níos tapúla, agus is féidir leis an bpróiseas seo an chuairt iomlán phróiseála comhpháirtí nitride sileon a ghiorrú go mór.
EN
