แกนระเหยเซรามิกแบบมีรูพรุน S-core ที่พิมพ์วงจรฟิล์มหนาแบบกำหนดเอง

แกนอะตอมไรเซอร์ความร้อนแบบเซรามิกเป็นส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์ที่ไม่เผาไหม้เมื่อได้รับความร้อน หน้าที่หลักของมันคือการ "ให้ความร้อน" แทนที่จะเป็นการ "เผา"

I. กระบวนการผลิตและลำดับการไหลของหัวพ่นเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์

การผลิตแกนอะตอมไรเซอร์เซรามิกคาร์ไบด์ซิลิคอนเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์วัสดุและการผลิตความแม่นยำ โดยหัวใจสำคัญอยู่ที่การเตรียมวัตถุดิบเซรามิกคาร์ไบด์ซิลิคอนที่มีโครงสร้างจุลภาคแบบมีรูพรุน

กระบวนการหลักมีดังนี้:

1. การเตรียมวัตถุดิบ

• วัสดุพื้นฐาน: ใช้ผงซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงและละเอียดเป็นพิเศษ

ขนาดอนุภาคและความบริสุทธิ์ของผงมีผลโดยตรงต่อปริมาณรูพรุน ความแข็งแรง และการนำความร้อนของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

• ตัวทำรูพรุน: เพิ่มตัวทำรูพรุนเฉพาะ เช่น แป้ง มิโครสเฟียร์โพลิเมอร์ เป็นต้น

สารเหล่านี้จะสลายตัวหรือระเหยออกไปในระหว่างกระบวนการเผาขึ้นรูปในขั้นตอนถัดไป ทิ้งร่องรอยเป็นรูพรุนตามที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

• ตัวยึดเกาะ: เพิ่มตัวยึดเกาะชั่วคราวในปริมาณเล็กน้อยเพื่อให้ผงสามารถขึ้นรูปได้ง่ายในขั้นตอนการขึ้นรูป

2. การผสมและการทำให้สม่ำเสมอ

ผสมผงซิลิคอนคาร์ไบด์ ตัวทำให้เกิดรูพรุน และตัวประสานในสัดส่วนที่แม่นยำ และทำให้กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอโดยใช้วิธีการเช่น การบดแบบลูกบอล (ball milling) เพื่อให้มั่นใจว่าส่วนประกอบถูกกระจายตัวอย่างทั่วถึง

3. การขึ้นรูป

เป็นขั้นตอนสำคัญในการกำหนดรูปร่างเริ่มต้นของหัวฉีดพ่นละออง

วิธีการทั่วไป ได้แก่:

• การขึ้นรูปโดยการอัดแห้ง: นำผงที่ผสมแล้วใส่ลงในแม่พิมพ์และอัดภายใต้แรงดันสูงเพื่อให้ได้รูปร่างเฉพาะ (เช่น ทรงกระบอกหรือแผ่นบาง)
• การขึ้นรูปแบบฉีด: สารผสมถูกให้ความร้อนและทำให้มีลักษณะเป็นพลาสติก จากนั้นจึงฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์ ซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อนมากขึ้น
• การขึ้นรูปแบบเทฟิล์ม: ผสมสารผสมกับตัวทำละลายเพื่อให้เกิดสารละลายข้น จากนั้นจึงสร้างแผ่นบางด้วยเครื่องปาด สามารถใช้ในการผลิตฟิล์มทำความร้อนแบบเรียบ

4. การเผาผนึก

นี่คือขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในกระบวนการทั้งหมด

ชิ้นงานที่ขึ้นรูปแล้วจะถูกวางไว้ในเตาเผาอุณหภูมิสูง และผ่านการบำบัดด้วยอุณหภูมิสูงภายใต้การป้องกันของก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอน

• การสลายตัวของกระบวนการ:
• ขั้นตอนการสลายตัวของตัวยึดเกาะ: เพิ่มอุณหภูมิอย่างช้าๆ เพื่อให้ตัวยึดเกาะและตัวทำรูพรุนสลายตัวและระเหยออกไป
• ขั้นตอนการเผาที่อุณหภูมิสูง: ให้ความร้อนจนเกิน 1600°C - 2000°C เพื่อให้อนุภาคซิลิคอนคาร์ไบด์ยึดติดกันผ่านการแพร่ตัวในสถานะของแข็งหรือการเผาแบบเนื้อเหลว ทำให้เกิดโครงสร้างเครือข่ายสามมิติที่แน่นหนาและมีความแข็งแรงสูง

พื้นที่ว่างที่เหลือหลังจากสารทำช่องพรุนระเหยไป จะกลายเป็นเครือข่ายซับซ้อนของรูขนาดไมโคร

ด้วยการควบคุมอุณหภูมิ การเผา และบรรยากาศในการเผาอย่างแม่นยำ สามารถควบคุมปริมาณรูพรุน ขนาดรูพรุน และการกระจายตัวของผลิตภัณฑ์สุดท้ายได้อย่างแม่นยำ

5. การเตรียมขั้วไฟฟ้าโลหะ

ตัวเซรามิกส์ที่มีรูพรุนหลังจากการเผาไม่สามารถนำไฟฟ้าได้ จึงจำเป็นต้องเคลือบหรือฝังขั้วไฟฟ้าโลหะในบริเวณเฉพาะ

โดยทั่วไปจะใช้วิธีพิมพ์ผ่านแม่พิมพ์หรือพ่นสารนำไฟฟ้า เช่น แป้งเงิน หรือแป้งพาลาเดียม-เงิน ลงบนพื้นผิวเซรามิก จากนั้นจึงยึดติดขั้วโลหะเข้ากับแผ่นเซรามิกโดยการเผาซ้ำ (การเผาที่อุณหภูมิต่ำ)

6. กระบวนการตกแต่งและตรวจสอบ

ตัดและทำความสะอาดผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป เพื่อกำจัดเศษคมและสิ่งเจือปน

ทำการทดสอบสมรรถนะอย่างเข้มงวด รวมถึงค่าความต้านทาน ปริมาณรูพรุน การกระจายตัวของขนาดรูพรุน ข้อบกพร่องของรูปลักษณ์ภายนอก เป็นต้น เพื่อให้มั่นใจว่าสมรรถนะของหัวฉีดละอองทุกชิ้นสอดคล้องกัน

7. ข้อได้เปรียบของแกนเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์แบบมีรูพรุนสำหรับการทำละออง

• ความเฉื่อยทางเคมี: ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความเสถียรภาพทางเคมีที่ยอดเยี่ยม และไม่ทำปฏิกิริยากับของเหลวส่วนใหญ่
• ความต้านทานต่อการออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง: มีความสามารถในการต้านทานการออกซิเดชันได้ดีในสภาพแวดล้อมการทำงานที่มีอุณหภูมิสูง ไม่เสื่อมสภาพง่าย และประสิทธิภาพลดลงช้า
• ความแข็งแรงเชิงกลสูง: เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านกระบวนการเผามีโครงสร้างที่แข็งแรง ทนต่อการสึกหรอ โดยทั่วไปมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแกนคอตตอนแบบดั้งเดิม

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค

แกนเซรามิกสำหรับการทำละอองมีความแตกต่างดังต่อไปนี้เมื่อเทียบกับเครื่องทำละอองแบบคอตตอนคอร์ดแบบดั้งเดิม: