阅读说明：本技术 一种反应烧结碳化硅大舟托的制备方法 (Preparation method of reaction sintered silicon carbide boat support ) 是由 王兴龙 赵金 皇甫丙臣 杨凯 王新波 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：一种反应烧结碳化硅大舟托的制备方法,素坯分开制作,干燥后精加工,后进行拼接,拼接过程中需要使用工装,烧结过程的变形控制：使用工装进行约束,烧成后的使用白刚玉24-60目的材料进行粗喷,检测并标记有冷凝硅的地方,精细精品处理。本方案采用反应烧结碳化硅材料代替石英舟托盘,大大的延长了舟托的使用寿命,减少了停机更换频次；碳化硅材质较石英材质的强度高、导热性能好,对产品扩散性更好。素坯精细加工后进行卯榫结构拼接再烧结,使用石墨仿形工装进行支撑和约束,最终达到低成本生产高精度、高性能的反应烧结碳化硅材料的舟托。目前已在市场上批量应用。(A preparation method of a reaction sintering silicon carbide boat support comprises the following steps of separately manufacturing a biscuit, drying the biscuit, finely processing the biscuit, splicing the biscuit, using a tool in the splicing process, and controlling the deformation of the sintering process: restraining by using a tool, carrying out coarse spraying by using a white corundum 24-60 mesh material after sintering, detecting and marking a place with condensed silicon, and carrying out fine product treatment. According to the scheme, the quartz boat tray is replaced by the reaction sintered silicon carbide material, so that the service life of the boat tray is greatly prolonged, and the frequency of shutdown and replacement is reduced; the silicon carbide material has higher strength, better heat-conducting property and better product diffusivity than the quartz material. And after the biscuit is finely processed, the mortise and tenon structure is spliced and then sintered, and a graphite profiling tool is used for supporting and restraining, so that the boat support for producing the reaction sintered silicon carbide material with high precision and high performance at low cost is finally achieved. Is applied in batch in the market at present.)

一种反应烧结碳化硅大舟托的制备方法

技术领域

本发明属于反应烧结碳化硅新材料技术领域，具体涉及一种反应烧结碳化硅大舟托的制备方法。

背景技术

反应烧结大舟托用于光伏半导体上的，支撑的石英舟，石英舟上放置硅片，硅片做扩散工艺，目前使用的是石英舟椭，使用过程中易碎，且使用次数少（15天需要更换）。

现在使用碳化硅舟，使用寿命可达3年多。但现有的碳化硅样条的制作方法，需要的精度极高，烧结易变形，成品强度高难加工。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种反应烧结碳化硅大舟托的制备方法，解决了现有材料易碎的问题，同时达到低成本生产高精度、高性能的反应烧结碳化硅材料舟托的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种反应烧结碳化硅大舟托的制备方法，包括以下步骤：、

步骤1）、按照质量份数比，称量55～90份碳化硅，5～10份的石墨粉，2～5份的炭黑以及2～4份助剂，搅拌均匀后加5～15份水继续搅拌均匀，然后陈腐，得到泥料；

步骤2）、将步骤1）得到的材料放入成型挤出设备，挤出成型托盘的每个零部件；

步骤3）、对成型出来后每个零部件，根据余量先进行裁剪，后进入烘房进行干燥，得到素坯；

步骤4）、使用精雕机对步骤3）得到的素坯进行精加工；

步骤5）、使用工装进行素坯拼接，拼接使用卯榫结构；

步骤6）、使用仿形工装进固定舟托素坯，在添加45-65%的金属硅，按照烧结工艺进行烧结，温度为1700℃-1750℃，得到烧结后舟托；

步骤7）、对步骤6）得到的舟托使用白刚玉24-60目的材料进行粗喷，后进行复查，标记有冷凝硅的地方，再精细喷砂，得到成品碳化硅大舟托。

所述的拼接采用制作泥料的浆料粘接。

所述的仿形工装采用的石墨材质。

所述的助剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或羧甲基纤维素。

本发明的有益效果是：

本方案采用反应烧结碳化硅材料代替石英舟托盘，大大的延长了舟托的使用寿命，减少了停机更换频次；碳化硅材质较石英材质的强度高、导热性能好，对产品扩散性更好。但反应烧结碳化硅成品极难加工，因此本发明采用：素坯精细加工后进行卯榫结构拼接再烧结，但反应烧结碳化硅在烧结过程中会发生变形，本发明使用石墨仿形工装进行支撑和约束，最终达到低成本生产高精度、高性能的反应烧结碳化硅材料的舟托。目前已在市场上批量应用。

附图说明

图1为碳化硅舟托结构示意图。

图2为碳化硅舟托装配工装示意图。

图3为实施例抛光面均表面光洁、组织均匀、无可视气孔或硅斑图。

图4为实施例200倍金相显微组织观察。

图5为实施例500倍金相显微组织观察。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进一步叙述。

如图1、2所示，一种反应烧结碳化硅大舟托的制备方法，包括以下步骤：、

步骤1）、按照质量份数比，称量55～90份碳化硅，5～10份的石墨粉，2～5份的炭黑以及2～4份助剂，搅拌均匀后加5～15份水继续搅拌均匀，然后陈腐，得到泥料；

步骤2）、将步骤1）得到的材料放入成型挤出设备，挤出成型托盘的每个零部件；

步骤3）、对成型出来后每个零部件，根据余量先进行裁剪，后进入烘房进行干燥，得到素坯；

步骤4）、使用精雕机对步骤3）得到的素坯进行精加工；

步骤5）、使用工装进行素坯拼接，拼接使用卯榫结构；

步骤6）、使用仿形工装进固定舟托素坯，在添加45-65%的金属硅，按照烧结工艺进行烧结，温度为1700℃-1750℃，得到烧结后舟托；

步骤7）、对步骤6）得到的舟托使用白刚玉24-60目的材料进行粗喷，后进行复查，标记有冷凝硅的地方，再精细喷砂，得到成品碳化硅大舟托。

所述的拼接采用制作泥料的浆料粘接。

所述的仿形工装采用的石墨材质。

所述的助剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或羧甲基纤维素。

实施例

按照上述材料组成，及制作方法4组实验组，其强度及断裂韧性如下表所示：

取其中效果最好的一组做检测：

抛光面均表面光洁、组织均匀、无可视气孔或硅斑见图3。金相显微组织观察：200倍及500倍时材料致密，无明显气孔和异常现象；残余硅体积含量约为16.27%，见图4、5。

综上所述，本发明所采用的方法制备的碳化硅大舟托符合技术要求。