半导体制造过程中，石墨舟皿面临严峻的高温氧化挑战。这意味着产品良率下降和设备寿命缩短。热喷涂技术提供氧化钇和氧化锆涂层的解决方案，可以显著提升石墨舟皿的耐高温及抗氧化性能，为半导体行业的关键工艺提供了持久可靠的保护。
石墨舟皿表面改性需求与挑战
石墨舟皿广泛应用于半导体制造过程中的高温处理工艺，如熔融、退火和扩散工艺。在这些应用中，石墨材料面临以下挑战：
- 高温氧化：石墨的耐热性虽高，但在氧化氛围中因易氧化而导致材料损耗。
- 化学腐蚀： 在半导体加工中，化学物质可能侵蚀石墨表面，影响其使用寿命和工艺稳定性。
- 粒子污染： 石墨的天然表面易产生粒子脱落，污染半导体器件。
为应对这些挑战，材料的表面改性成为一大选择。陶瓷涂层尤其因其耐高温、化学稳定性及抗氧化性能获得关注，提供比传统石墨更佳的保护。
陶瓷热喷涂工艺解析
陶瓷热喷涂是一种通过高温熔融陶瓷材料并将其喷射涂覆到基材表面的表面处理技术。其核心原理包括以下几点：
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工艺原理：
采用等离子喷涂技术，将粉末形式的氧化钇或氧化锆陶瓷材料加热至熔融状态，并高速喷射至石墨舟皿表面，形成致密涂层。
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工艺要点：
- 温度控制：确保陶瓷粉末达到熔融温度，以形成高附着力和低孔隙率的涂层。
- 均匀涂覆：优化喷涂参数以获得均匀涂层厚度，提高表面耐磨性和寿命。
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相比传统方法的优势：
- 更高的耐温性能：陶瓷涂层的耐温性能显著高于未经处理的石墨材料。
- 减少粒子脱落：陶瓷涂层可有效减少粒子脱落，减轻产品污染风险。
- 延长使用寿命：提高抗氧化性能，有效抵御化学腐蚀。
Y₂O₃与ZrO₂陶瓷涂层各有哪些性能优势？
不同的陶瓷材料各有千秋，选择适合的涂层材料是成功的关键。氧化钇和氧化锆在半导体环境中表现出独特优势。
1.氧化钇（Y₂O₃）涂层：
- 优异的抗氧化性：Y₂O₃ 能有效减缓氧化速率，延长石墨基材的使用寿命。
- 化学稳定性：优良的化学惰性使其在复杂半导体工艺中不易受腐蚀。
2.氧化锆（ZrO₂）涂层：
- 卓越的耐高温性能：ZrO₂ 的熔点高达2700°C，确保在极端高温环境中的稳定性。
- 良好的机械强度：提供额外的结构支持，减少热冲击带来的损伤。
两种涂层都显著提升了石墨舟皿的性能，为关键制造工艺提供了有效保护。
热喷涂陶瓷涂层的典型应用领域
1.半导体行业
- 晶圆制造与芯片封装：提供高温及抗化学腐蚀保护。
- 扩散炉：改善热处理过程的稳定性和延长设备寿命。
2.高温工业
- 冶金炉：增强耐热性能，降低氧化影响。
- 陶瓷烧结炉与玻璃熔化炉：提供高温操作中的结构保护。
3.航空航天
- 高温部件保护与修复：确保在极端环境下的性能稳定。
4.电力行业
- 锅炉受热面与汽轮机叶片保护：提高部件耐用性及减少维护需求。
在以上应用中，陶瓷涂层技术不仅延长了石墨舟皿的使用寿命，还提升了整个加工过程的可靠性和产品质量。
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