本發(fā)明涉及加熱器，具體地為一種新型碳碳低加熱器制備方法。

背景技術(shù)：

1、單晶硅材料是現(xiàn)代電子工業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)的核心基礎(chǔ)材料，其生產(chǎn)質(zhì)量直接影響下游半導(dǎo)體器件和太陽能電池的性能。直拉法(czochralski法，簡稱cz法)是制備單晶硅的主要工藝之一，其核心設(shè)備單晶爐的性能對單晶硅的純度、晶體質(zhì)量和生長效率具有決定性作用。

2、在單晶爐中，加熱器是用于熔化硅料和控制溫度場的關(guān)鍵部件。傳統(tǒng)單晶爐通常采用石墨作為加熱器的主要材料，特別是在低加熱器(下部加熱器)的制造中，石墨材料因其優(yōu)異的導(dǎo)熱性、耐高溫性、抗熱震性和易加工性而被廣泛應(yīng)用。然而，隨著半導(dǎo)體行業(yè)對單晶硅純度和晶體質(zhì)量要求的不斷提高，石墨材料的局限性逐漸顯現(xiàn)。石墨在高溫環(huán)境下容易氧化，且其機械強度和抗變形能力有限，尤其在長時間高溫使用中會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)退化和雜質(zhì)污染等問題。這些問題直接影響單晶硅的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，單晶爐的低加熱器通常采用石墨材料制成。然而，石墨材料在實際應(yīng)用中存在以下問題：

4、高溫氧化問題：石墨在高溫環(huán)境下容易與氧氣反應(yīng)而發(fā)生氧化，導(dǎo)致材料損耗和結(jié)構(gòu)退化。雖然單晶爐通常運行在真空或惰性氣體環(huán)境中，但氧化問題仍然難以完全避免，特別是在長時間運行后，石墨的使用壽命受到顯著限制；

5、機械強度不足：石墨材料的機械強度有限，在單晶爐運行過程中，由于熱應(yīng)力和機械應(yīng)力的綜合作用，石墨低加熱器容易出現(xiàn)變形或開裂，影響溫度場的穩(wěn)定性和晶體生長的均勻性；

6、使用壽命短：石墨低加熱器在高溫環(huán)境下會逐漸退化，導(dǎo)致電阻變化和熱效率降低，需要頻繁更換，增加了生產(chǎn)成本和維護難度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種新型碳碳低加熱器制備方法。

2、本發(fā)明所要解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種新型碳碳低加熱器制備方法，包括以下步驟：

4、步驟一，針刺；將碳纖維碳絲裁切至50-100mm長度，通過開網(wǎng)機開松至50-200g/cm3網(wǎng)胎，得到碳碳低加熱網(wǎng)胎；

5、步驟二，熱壓；將碳碳低加熱網(wǎng)胎浸漬在樹脂混合液體中，浸漬后使用熱壓機進行加壓，首先壓板溫度升至90℃；然后碳碳低加熱網(wǎng)胎放置在壓板上加相應(yīng)毫米限位塊，進行熱壓工序，再降溫至90℃以下將樹脂板取出；得到加壓后的碳碳低加熱網(wǎng)胎；

6、步驟三，碳化；熱壓后的碳碳低加熱網(wǎng)胎進行碳化，碳化過程中通入惰性氣體進行保護；碳化后密度達到1.7g/cm3，得到碳化后的碳碳低加熱網(wǎng)胎；

7、步驟四，碳化后密度未達到1.7g/cm3，進行浸漬；使用酚醛樹脂對碳化后的碳碳低加熱網(wǎng)胎進行浸漬，浸漬時負壓，溫度加熱至80-300℃浸漬36h；得到浸漬后的碳碳低加熱網(wǎng)胎，再繼續(xù)碳化步驟，如此重復(fù)直至碳化后密度達到1.7g/cm3；

8、步驟五，高溫；浸漬后的碳碳低加熱網(wǎng)胎進行高溫工序，同時通入惰性氣體保護，高溫后密度達到1.6g/cm3流轉(zhuǎn)機加，得到碳碳低加熱器。

9、在一個實施方式中，所述熱壓工序包括；

10、1mpa?90℃，60min；

11、2mpa?110℃，15min；

12、3mpa，120℃，10min；

13、4mpa，130℃，10min；

14、5mpa,140℃，30min；

15、6mpa,150℃，30min；

16、8mpa，160℃，30min；

17、10-20mpa，175℃，120min。

18、在一個實施方式中，在碳化步驟中；包括六個碳化工序；

19、(1).60min達到300℃；

20、(2).300min達到450℃；

21、(3).600min達到550℃；

22、(4).600min達到640℃；

23、(5).600min達到780℃；

24、(6).750min達到840℃。

25、在一個實施方式中，六個碳化工序完成后開始自動降溫。

26、在一個實施方式中，在高溫步驟中；包括六個高溫工序；

27、(1).60min達到300℃；

28、(2).300min達到450℃；

29、(3).600min達到8000℃；

30、(4).600min達到900℃；

31、(5).600min達到1800℃；

32、(6).50min達到2200℃。

33、在一個實施方式中，六個高溫工序完成后開始自動降溫。

34、在一個實施方式中，在所述碳化步驟中，加壓后的碳碳低加熱網(wǎng)胎平放并通過100kg/m2重物壓制；同時使用硫酸紙隔開，防止碳化粘連。

35、在一個實施方式中，在所述高溫中，浸漬后的碳碳低加熱網(wǎng)胎平放并通過100kg/m2重物壓制，同時使用硫酸紙隔開，防止高溫粘連。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

37、1.提高耐高溫性能：碳碳復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐高溫特性，可以在極高溫度下(2000℃以上)保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易氧化，從而延長加熱器的使用壽命。

38、2.增強機械強度和穩(wěn)定性：碳碳復(fù)合材料的機械強度和抗熱震性優(yōu)于石墨，能夠在復(fù)雜的熱應(yīng)力環(huán)境中保持形狀和功能穩(wěn)定，確保溫度場的均勻性，提高單晶硅的生長質(zhì)量。

39、3.降低雜質(zhì)含量：通過精密加工和材料純化工藝，碳碳復(fù)合材料可以將雜質(zhì)含量降到極低水平，減少對硅熔體的污染，提升單晶硅的純度。

40、4.減少維護和更換頻率：由于其更長的使用壽命和更高的可靠性，碳碳低加熱器可以顯著減少更換頻率，降低生產(chǎn)成本和設(shè)備維護的復(fù)雜性。

41、通過使用碳碳復(fù)合材料替代傳統(tǒng)石墨材料，從而能夠提高單晶爐的整體性能和單晶硅的生產(chǎn)效率，滿足日益嚴格的半導(dǎo)體行業(yè)要求。

技術(shù)特征：

1.一種新型碳碳低加熱器制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳碳低加熱器制備方法，其特征在于：所述熱壓工序包括；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳碳低加熱器制備方法，其特征在于：在碳化步驟中；包括六個碳化工序；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型碳碳低加熱器制備方法，其特征在于：六個碳化工序完成后開始自動降溫。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳碳低加熱器制備方法，其特征在于：在高溫步驟中；包括六個高溫工序；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型碳碳低加熱器制備方法，其特征在于：六個高溫工序完成后開始自動降溫。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳碳低加熱器制備方法，其特征在于：在所述碳化步驟中，加壓后的碳碳低加熱網(wǎng)胎平放并通過100kg/m2重物壓制；同時使用硫酸紙隔開，防止碳化粘連。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳碳低加熱器制備方法，其特征在于：在所述高溫中，浸漬后的碳碳低加熱網(wǎng)胎平放并通過100kg/m2重物壓制，同時使用硫酸紙隔開，防止高溫粘連。

技術(shù)總結(jié)
一種新型碳碳低加熱器制備方法，包括以下步驟：針刺；將碳纖維碳絲裁切至50?100mm長度，通過開網(wǎng)機開松至50?200g/cm<supgt;3</supgt;網(wǎng)胎，得到碳碳低加熱網(wǎng)胎；熱壓；將碳碳低加熱網(wǎng)胎浸漬在樹脂混合液體中，浸漬后使用熱壓機進行加壓，加壓后，再降溫至90℃以下將樹脂板取出；得到加壓后的碳碳低加熱網(wǎng)胎；碳化；熱壓后的碳碳低加熱網(wǎng)胎進行碳化，碳化后密度達到1.7g/cm<supgt;3</supgt;，得到碳化后的碳碳低加熱網(wǎng)胎；浸漬；使用酚醛樹脂對碳化后的碳碳低加熱網(wǎng)胎進行浸漬，浸漬時負壓，溫度加熱至80?300℃浸漬36h；得到浸漬后的碳碳低加熱網(wǎng)胎；高溫；浸漬后的碳碳低加熱網(wǎng)胎進行高溫工序，高溫后密度達到1.6g/cm<supgt;3</supgt;流轉(zhuǎn)機加，得到碳碳低加熱器。

技術(shù)研發(fā)人員：胡友軍,李楠楠,容青城
受保護的技術(shù)使用者：湖南宇星碳素有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28