碳化硅生产工艺
碳化硅生产新工艺碳化硅制备加工配方设计碳化硅技术专利全集
碳化硅生产新工艺碳化硅制备加工配方设计碳化硅技术专利全集碳化硅是一种耐高温、耐腐蚀、硬度高的陶瓷材料，广泛应用于电力、冶金、化工、机械制造等行业。
为了提高碳化硅的生产效率和产品质量，不断开发出新的工艺和配方设计，并申请专利保护。
下面介绍碳化硅生产新工艺、碳化硅制备加工配方设计和碳化硅技术专利全集。
一、碳化硅生产新工艺1.气相法气相法是目前常用的碳化硅生产工艺。
该工艺通过将硅烷气体与高温炉中的碳源反应，生成固态碳化硅颗粒。
在这个工艺中，关键是控制硅烷气体的流量、温度和压力。
通过调整这些参数，可以控制碳化硅颗粒的尺寸、形状和晶体结构，从而得到所需的碳化硅产品。
2.溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种将硅源和碳源溶解在溶剂中，然后通过溶胶-凝胶-热处理过程得到碳化硅的工艺。
该工艺可以控制碳化硅材料的微观结构、孔隙结构和导热性能。
通过调整溶胶凝胶的配方、热处理温度和时间，可以得到具有不同性能的碳化硅材料。
3.电解碳化法电解碳化法是一种使用电解能量将硅源和碳源直接转化为碳化硅的工艺。
该工艺通过调整电解液的成分和电解条件，可以控制碳化硅的结构和晶粒尺寸。
与传统工艺相比，电解碳化法具有低成本、高效率和环保的优势。
二、碳化硅制备加工配方设计碳化硅制备加工配方设计是通过选择合适的原料比例和添加剂，以及优化工艺参数，得到所需性能的碳化硅产品。
以下是一些常用的碳化硅制备加工配方设计的要点：1.原料选择：根据碳化硅产品的要求，选用适当的硅源和碳源。
常用的硅源包括硅烷、二氯二硅烷等，碳源包括甲烷、乙烷等。
2.添加剂选择：根据碳化硅产品的性能要求，选择适当的添加剂。
常用的添加剂有氧化铝、氧化锆等，可以改善碳化硅的导热性能和机械强度。
3.工艺参数优化：通过调整工艺参数，如温度、压力、反应时间等，控制碳化硅材料的微观结构和性能。
例如，提高温度和压力可以得到颗粒较大、晶体完整的碳化硅。
由于碳化硅具有独特的性能和广泛的应用前景，相关的技术专利也十分丰富。
碳化硅工艺过程
生产技术一、生产工艺1.碳化硅原理：通过石英砂、石油胶和木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成,主要反应机理是SiO2+3C----SiC+2CO。
碳化硅电阻炉制炼工艺：炉料装在间歇式电阻炉内，电阻炉两端端墙，近中心处是石墨电极。
炉芯体连接于两电极之间。
炉芯周围装的是参加反应的炉料，外部则是保温料。
冶炼时，给电炉供电，炉芯温度上升，达到2600～2700℃。
电热通过炉芯表面传给炉料，使之逐渐加热，达到1450℃以上时，即发尘化学反应，生成碳化硅，并逸出一氧化碳。
随着时间的推移，炉料高温范围不断扩大，形成碳化硅愈来愈多。
碳化硅在炉内不断形成，蒸发移动，晶体长大，聚集成为—个圆筒形的结晶筒。
结晶筒的内壁因受高温，超过2600℃的部分就开始分解。
分解出的硅又与炉料中的碳结合而成为新的碳化硅。
破碎：把碳化硅砂破碎为微粉，国内目前采用两种方法，一种是间歇的湿式球磨机破碎，一种是用气流粉末磨粉机破碎。
我公司已由气流粉末磨碎机代替湿式球磨机破碎。
湿式球磨机破碎时用是用湿式球磨机将碳化硅砂磨成微粉原料，每次需磨6-8小时。
所磨出的微粉原料中，微粉约占60％左右。
磨的时间越长，则微粉所占的比例越大。
但过粉碎也越严重，回收率就会下降。
具体的时间，应该与球磨比、球径给配、料浆浓度等工艺参数一起经实验优选确定。
该方法最大的优点就是设备简单，缺点是破碎效率较低，后续工序较复杂。
雷蒙磨粉机工作原理是：颚式破碎机将大块物料破碎到所需的粒度后，由提升机将物料输送到储料仓，然后由电磁振动给料机均匀连续地送到主机的磨腔内，由于旋转时离心力作用，磨辊向外摆动，紧压于磨环，铲刀与磨辊同转过程中把物料铲起抛入磨辊与辊环之间，形成填料层，物料在磨辊与磨环之间进行研磨。
粉磨后的粉子随风机气流带到分级机进行分选，不合要求的粉子被叶片抛向外壁与气流脱离，粗大颗粒在重力的作用F落入磨腔进行重磨，达到细度要求的细粉随气流经管道进入大旋风收集器，进行分离收集，再经卸料器排出即为成品粉子，气流由大旋风收集器上端回风管吸入鼓风机。
碳化硅半导体的生产工艺
碳化硅半导体的生产工艺
碳化硅半导体是一种新型的半导体材料，具有高温、高电压、高频率等特点，已经广泛应用于电力电子、航天航空、通信等领域。
生产碳化硅半导体的工艺主要分为化学气相沉积和物理气相沉积两种。
化学气相沉积技术是将化学物质在高温和高压下分解并沉积到
衬底上的一种方法。
在碳化硅半导体的生产中，使用的化学物质主要包括硅源、碳源和载气。
在反应室中，这些化学物质被加热成气态，然后通过反应室中的催化剂进行分解，并在衬底上沉积形成碳化硅薄膜。
物理气相沉积技术是将高纯度的碳化硅材料在高温下蒸发，然后在衬底上沉积形成薄膜。
在这种工艺中，需要控制蒸发速度和衬底的温度，以达到最佳的沉积效果。
无论是化学气相沉积还是物理气相沉积，都需要严格控制反应室中的温度、压力和反应时间等参数，以确保生产出具有稳定性和优异性能的碳化硅半导体材料。
此外，碳化硅半导体的生产还需要进行后续的加工处理，如切割、抛光、清洗等，以便将其用于不同的应用领域。
总的来说，碳化硅半导体的生产工艺是一个复杂的过程，需要掌握众多的技术和工艺参数，并严格把控每一个环节，才能生产出高质量的碳化硅半导体产品。
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碳化硅制备方法
碳化硅制备方法碳化硅是一种重要的结构陶瓷材料，具有高硬度、高强度、高温稳定性等优良性能，在电子、航天、汽车等领域有广泛应用。
本文将介绍碳化硅制备的几种常见方法。
1. 碳热还原法碳热还原法是一种常见的碳化硅制备方法，其基本反应为：SiO2 + 3C → SiC + 2CO该反应发生在高温下（约为2000℃），需要通过特殊的电炉进行。
首先需要将硅粉和碳粉混合，制成一定比例的混合物，然后放入电炉中进行加热，使其达到足够高的温度。
在加热过程中，硅粉与碳粉发生反应，生成碳化硅。
碳热还原法制备碳化硅的优点是工艺简单，原料易得，而且产物质量较高。
但缺点是设备成本高，能源消耗大，且产物存在夹杂物和晶界不完整等问题。
2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种较新的碳化硅制备方法，该方法可以通过化学反应在高温下沉积碳化硅薄膜。
具体步骤如下：（1）将SiCl4或CH3SiCl3等碳源物质和NH3或H2等气体混合，并通过加热将其气化。
（2）将气态混合物输送到反应器中，同时引入载气，让混合物在反应器内均匀分布。
（3）将反应器中的混合物加热到800-1200℃，在催化剂的作用下发生碳化反应，并在衬底上沉积出碳化硅薄膜。
化学气相沉积法具有生产规模大、生产效率高、产物质量优等优点，但是制备设备昂贵，制备条件严格，需要配合催化剂才能实现反应。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法也是一种常见的碳化硅制备方法，该方法通过一系列溶胶-凝胶反应，将前驱体溶液凝胶化，制备出碳化硅粉末。
具体步骤如下：（1）将SiO2前驱体（例如TEOS等）和碳源物质（例如甲基丙烯酸三甲氧基硅烷）溶解在有机溶剂中。
（2）通过控制pH值和温度等参数，使溶液逐渐凝胶化，形成固体凝胶体。
（3）将凝胶体在特定温度下煅烧，使其发生脱水、脱氯和碳化反应。
经过一定的处理，可制备出碳化硅粉末。
溶胶-凝胶法制备碳化硅的优点是制备工艺简单、成型性好、加工易、粉末质量高等，并且可以制备出多孔、纳米级的碳化硅制品，但缺点是煅烧温度较高，制备周期长，并且前驱体的选择也对产物质量有较大影响。
碳化硅晶片生产工艺
碳化硅晶片生产工艺碳化硅晶片是一种新型的材料，具有高热导率、高频特性和高温稳定性等优点，广泛应用于高功率电子器件、光电子器件和半导体材料研究领域。
下面将介绍碳化硅晶片的生产工艺。
碳化硅晶片的生产工艺主要包括硅基材料的选择、晶片制备、晶片加工和测试等步骤。
首先，硅基材料的选择非常重要。
碳化硅晶片的基材可以选择单晶硅、多晶硅或氮化硅等材料。
其中，单晶硅具有优异的晶体质量和机械性能，能够提高晶片的性能。
但是，单晶硅的价格较高，制备工艺也较为复杂。
多晶硅价格相对较低，制备工艺较为简单，但是晶体质量较差。
氮化硅是一种比较新兴的基材，具有良好的导热性能，但是生产工艺还需要进一步完善。
根据实际需求，选择合适的硅基材料进行生产。
其次，晶片制备是生产碳化硅晶片的关键步骤。
通常采用物理气相沉积（Physical Vapor Deposition, PVD）或分子束外延（Molecular Beam Epitaxy, MBE）等方法在基材上制备碳化硅薄膜。
PVD方法主要是通过高温蒸发或溅射碳化硅目标，将薄膜沉积在基材上。
MBE方法则是通过分子束的束缚和热解，将碳化硅沉积到基材上。
这些制备方法可以控制碳化硅晶片的厚度和质量，保证晶片的性能。
然后，晶片加工是将制备好的碳化硅晶片进行形状和尺寸加工的过程。
首先，进行切割、打磨和抛光等工艺，将碳化硅晶片切割成合适的形状和尺寸。
然后，进行电子束曝光、光刻和蚀刻等工艺，制作出所需的器件结构和电路。
最后，进行清洗和包装等步骤，使碳化硅晶片具备应用所需的完整性和可靠性。
最后，对生产的碳化硅晶片进行测试和质量控制。
利用测试仪器和设备对晶片的性能进行评估，包括电学性能、热学性能和传输特性等。
通过测试结果和质量控制流程，确保生产的碳化硅晶片符合相关要求和标准。
综上所述，碳化硅晶片的生产工艺包括硅基材料的选择、晶片制备、晶片加工和测试等步骤。
这些工艺保证了碳化硅晶片的性能和质量，为其在电子、光电子和半导体等领域的应用提供了重要的支持。
sic衬底的生产工艺
sic衬底的生产工艺SIC（碳化硅）衬底是一种高温、高压下制造出来的半导体材料，由于其良好的热性能和机械性能而成为微电子器件中应用广泛的衬底材料之一。
SIC衬底的生产工艺是一个非常复杂的过程，需要经过多个步骤才能制造出符合标准的SIC衬底材料。
第一步，是挑选合适的原料。
制造SIC衬底材料需要的原材料是碳和高纯度的硅。
两者必须都是高纯度的，否则会对制造出的衬底产生负面的影响。
碳和硅的配比也至关重要，通常要求SiC的摩尔比例达到1:1。
第二步是混合原料。
将碳和硅混合后放入高温炉中进行热处理。
在热处理的过程中，碳和硅分子发生反应，生成SiC晶粒。
此时，产生的SiC晶粒非常细小，无法用于制造衬底材料。
第三步是晶化。
晶化是SIC衬底材料制造的关键步骤。
需要将前面制造出来的SiC晶粒进行再结晶，让它们靠近，形成更大的SiC颗粒，这个过程也叫做粉末冶金。
一般情况下，这个过程是在高温下进行的，为此需要使用特殊的热处理炉。
第四步是生长单晶。
生长单晶也是制造SIC衬底材料的关键过程之一。
这个过程需要在非常高的温度下，将前面产生的SiC晶粒进行进一步生长，形成单晶。
通常，这个过程是通过置于高温反应炉中，在热周期中进行。
这个过程需要花费几天到几周不等的时间。
第五步是切割。
将生长出的单晶进行切割，成为所需的形状。
在切割的过程中，需要严格控制温度和压力，以避免对SIC衬底材料的质量造成不利影响。
对于切割这一步骤，人工切割和机械自动化切割两种方式均有所应用。
第六步是在单晶上研磨和抛光。
由于使用机器工作的精度和效率更高，但人工操作可以更好地控制质量，很多制造商都将两种方式同时采用。
在研磨和抛光的过程中，必须控制它们的深度、平整度和平衡性，以免对制造出的SIC衬底材料的性能产生不良影响。
最后一步是对SIC衬底进行表面处理。
SIC衬底的表面必须要制造得足够平整，以提供更好的光学反射性能。
这个过程通常是在超高真空状态下进行的，完成后就可以取出制造好的SIC衬底，进行下一步的微电子器件生产。
山东sic陶瓷生产工艺
山东sic陶瓷生产工艺SIC陶瓷，也称为碳化硅陶瓷，是一种具有优异性能的陶瓷材料。
它具有高硬度、高抗磨性、高温稳定性、耐腐蚀等特点，广泛应用于机械制造、电子信息、化工等领域。
下面将介绍山东sic陶瓷的生产工艺。
首先，山东sic陶瓷的生产工艺主要包括原料制备、成型、烧结和后处理四个步骤。
原料制备是制造sic陶瓷的第一步。
山东sic陶瓷的主要原料有硅粉、碳粉和贝壳粉。
其中，硅粉是通过机械压碎将硅石制成粉末，碳粉则是将竹子等富含碳素的植物材料经过高温炭化制得。
这些原料经过混合、筛分等工艺，得到所需要的均匀细粉。
成型是将原料制备成所需形状的工艺。
传统的成型方法有注塑成型和烧结成型两种。
注塑成型是将原料粉末与粘结剂混合，然后在注塑机中加热熔融，通过注塑机的压力将熔融物料注入模具中，待冷却凝固后取出成型。
烧结成型是将原料粉末填充至模具中，然后在高温高压条件下进行烧结，使粉末颗粒结合成固体块状。
烧结是指将成型后的陶瓷坯体进行热处理，使其体积缩小、密度增加、强度提升的工艺。
山东sic陶瓷的烧结过程一般分为两个阶段：第一阶段是预烧，将陶瓷坯体在600-1000℃的温度下进行预烧，目的是将粘结剂烧结完全，形成致密的胎体；第二阶段是高温烧结，将预烧后的胎体在1600-2000℃的高温下进行烧结，使其晶粒长大，结合更紧密，形成具有优异性能的陶瓷材料。
最后，烧结后的陶瓷还需要进行后处理。
后处理主要包括粗磨、细磨、抛光等工艺，以提高陶瓷的表面质量和精度。
在后处理过程中还可以进行渗硅化等工艺，通过将硅元素渗入陶瓷材料中，增加其表面硬度和耐磨性。
总结一下，山东sic陶瓷的生产工艺主要包括原料制备、成型、烧结和后处理四个步骤。
这些步骤经过精心设计和严格控制，可以制造出具有高硬度、高抗磨性、高温稳定性、耐腐蚀等特点的优质陶瓷材料，广泛应用于各个领域。
碳化硅制备工艺
碳化硅制备工艺我今天要和大家聊聊一个超级酷的东西——碳化硅的制备工艺。
你可能会想，碳化硅是啥？这就像是在微观世界里的一种神奇“宝藏”，有着非常了不起的性能呢。
我有个朋友叫小李，他在一家高科技材料公司工作。
有一次我去他公司参观，就看到了关于碳化硅的一些介绍。
他当时可兴奋了，拉着我就说：“你知道吗？碳化硅这东西啊，就像材料界的超级英雄！”我当时就很好奇，啥叫超级英雄呢？他告诉我，碳化硅具有高硬度、高导热性、化学稳定性好等一大堆优秀的性能，在好多高端领域都能用得上，像半导体、航天航空这些高大上的地方。
那这么厉害的碳化硅是怎么制备出来的呢？这里面的门道可多了去了。
常见的一种方法就是艾奇逊法。
这方法啊，就像是一场在高温下的“魔法盛宴”。
你得把石英砂和焦炭这些原料按照一定的比例混合好，就好像是在调配一种特殊的魔法药水。
然后把它们放到特制的电阻炉里面，那炉子一通电，温度蹭蹭就上去了，能达到两千多度呢。
我的天呐，这么高的温度，就像是把这些原料丢进了一个超级热的火山口。
在这样的高温下，石英砂和焦炭就开始发生奇妙的反应，慢慢地就生成了碳化硅。
不过这方法也有它的小缺点，就像一个漂亮的花瓶有一点小瑕疵。
它生产出来的碳化硅纯度不是特别高，而且能耗比较大，就像一个大胃王，吃很多电才能干活。
还有一种方法叫物理气相传输法。
这就有点像在微观世界里玩“搬家”游戏。
把高纯度的硅粉和碳源放到一个特殊的反应容器里，这个容器就像是一个小小的微观世界的舞台。
然后在高温低压的环境下，硅和碳的原子就像是一群小蚂蚁，开始慢慢移动，重新组合。
硅原子和碳原子就这么凑到一起，形成了碳化硅晶体。
这个过程啊，得小心翼翼地控制各种条件，温度、压力都得刚刚好，就像走钢丝一样，稍微有点偏差，可能就得不到想要的碳化硅了。
但是这种方法制备出来的碳化硅纯度比较高，就像从沙子里淘出的金子一样纯净。
我又想起另一个做科研的朋友小王，他也在研究碳化硅制备工艺。
有一次我们聊天，他跟我说：“你以为碳化硅制备就这么简单啊？这里面的弯弯绕绕可不少呢！”他说他们团队在尝试一种新的制备方法，叫化学气相沉积法。
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碳化硅的生产工艺和投资估算
碳化硅是人工合成的材料，其化学计量成分以克分子计：Si 50%、C 50%以质量计：Si %、C %，相对分子质量为。
碳化硅有两种晶形：β-碳化硅类似闪锌矿结构的等轴晶系；α-碳化硅则为晶体排列致密的六方晶系。
β-碳化硅约在2100℃转变为α-碳化硅。
碳化硅的物理性能：真密度α型cm3、β型cm3，莫氏硬度，线膨胀系数为~×10-6 /℃，热导率(20℃)(m·K)，电阻率(50℃)50Ω·cm，1000℃2Ω·cm，辐射能力~。
碳化硅的合成方法
(一)用二氧化硅和碳（煤）合成碳化硅
工业上合成碳化硅多以石英砂、石油焦（无烟煤）为主要原料，在电炉内温度在2000~2500℃下，通过下列反应式合成：
SiO2+3C SiC+2CO
1. 原料性能及要求
各种原料的性能：石英砂，SiO2>99%，无烟煤的挥发分<5%。
2. 合成电炉
大型碳化硅冶炼炉的炉子功率一般为10000kW，
每1kg SiC电耗为6~7kW·h，生产周期升温时为26~36h，冷却24h。
3. 合成工艺
(1) 配料计算：
式中，C为碳含量，SiO2为二氧化硅含量，M=。
碳的加入量允许过量5%。
炉内配料的重量比见表3。
表1 炉体内各部位装料的配比
项目上部中部下部
C/SiO2～～～
食盐%8～108～106～9
木屑/L180360180
一般合成碳化硅的配料见表4。
表2合成碳化硅的配料
配料/%绿SiC黑SiC配料/%绿SiC黑SiC
硅质材料32～56～59食盐2～60～8
炭质材料18～4534～44非晶材料5～10
在碳化硅的生产过程中，回炉料的要求：包括无定形料、二级料，应满足下列SiC>80%，SiO2+Si<10%，固定碳<5%，杂质<%。
焙烧料的要求：未反应的物料层必须配人一定的焦炭、木屑、食盐后做焙烧料。
加入量(以100t计)焦炭0~50kg，木屑30~50L，食盐3%~4%。
保温料的要求：新开炉需要配保温料。
焦炭与石英之比为。
如用乏料代特应符合如下要求：SiC<25%，SiO2+Si>35%，C 20%，其他<%。
加入食盐的目的是为了排除原料的铁、铝等杂质，加人木屑是便于排除生成的一氧化碳。
(2) 生产操作：采用混料机混料，控制水分为2%~3%，混合后料容重为~cm3。
装料顺序是在炉底先铺上一层未反应料，然后添加新配料到一定高度(约炉芯到炉底的二分之一)，在其上面铺一层非晶形料，然后继续加配料至炉芯水平。
炉芯放在配料制成的底盘上，中间略凸起以适应在炉役过程中出现的塌陷。
炉芯上部铺放混好的配料，同时也放非晶质料或生产未反应料，炉子装好后形成中间高、两边低（与炉墙平）。
炉子装好后即可通电合成，以电流电压强度来控制反应过程。
当炉温升到1500℃时，开始生成β-SiC，从2100℃开始转化成α-SiC，2400℃全部转化成α-SiC。
合成时间为26~36h，冷却24h后可以浇水冷却，出炉后分层、分级拣选。
破碎后用硫酸酸洗，除掉合成料中的铁、铝、钙、镁等杂质。
工业用碳化硅的合成工艺流程，如图1所示。
图1合成碳化硅流程图
(四)合成碳化硅的理化性能
1. 合成碳化硅的化学成分
(一)合成碳化硅的国家标准(GB/T 2480—1981)见表5。
表3 碳化硅的国家标准（GB/T 2480—1981）
粒度范围
化学成分/%
SiC（不少于）游离碳（不多于）Fe2O3（不多于）
黑碳化硅12号至80号
(2)密度：以46号粒度为代表号绿碳化硅不小于cm 3；黑碳化硅不小于cm 3。
(3)粒度组成：应符合GB/T 2477—1981《磨料粒度及其组成》的规定； (4)铁合金粒允许含量为零； (5)磁性物允许含量：不大于%。
2. 相组成
工业碳化硅的相组成是以α-SiC Ⅱ型为主，含有一定量的β-SiC 。
其总量为92%~%，其中还有少量的α
-SiC I 和α-SiC Ⅲ型。
3. 物理性能
(1)真密度在~ g/cm 3，莫氏硬度为一，开始分解温度为2050℃。
(2)碳化硅试样的线膨胀系数和电阻率见表6，表7。
表4 各种温度SiC 的线膨胀系数
表5各种温度SiC 的电阻率
(3)碳化硅试样的热导率在500℃时，λ=(m·K)，在875℃时入二(m·K)。
(4)碳化硅在1400℃与氧气开始反应。
在900~1300℃开始氧化、分离出SiO 2，或产生CO 气体。
(四)制备碳化硅的投资预算
总投资约11500~12000万元，建成年产11万吨左右的碳化硅生产基地。
（主要设备：变压器，整流柜，高低压柜，碳化硅冶炼电炉等）
如果投资14000万元，可建成年产 万吨左右的碳化硅生产基地。