Mandril de buit basat en carbur de silici (SiC) per a entorns d'alta temperatura i plasma
El mandril ceràmic basat en SiC de St.Cera està fabricat amb carbur de silici d'alta puresa (lot S1111, SiC 99,72%, Si lliure 0,05%). Ofereix una resistència a la flexió mesurada de 449 MPa, una tenacitat a la fractura de 3,12 MPa·m¹/² i un mòdul elàstic de 457 GPa. La conductivitat tèrmica típica del material (120–150 W/m·K) i la baixa expansió tèrmica (4,0–4,5×10⁻⁶/℃) permeten un augment ràpid de la temperatura i una deformació mínima de la làmina durant el cicle tèrmic. El mandril es pot configurar com un mandril de buit porós (flux uniforme de gas) o un mandril estàndard ranurat. Amb una temperatura màxima d'ús de 1600–1700 °C (sense càrrega) i una resistència excepcional a l'erosió per plasma, aquest mandril és ideal per al processament de làmines a alta temperatura (recuit, RTP) i cambres de gravat agressives on els mandrils d'alúmina es degraden.
Especificacions(basat en l'informe de prova de SiC S1111 subministrat i els valors típics)):
| Propietat | Valor |
| Material | SiC (99,72% SiC, 0,05% Si lliure) |
| Densitat | 3,10–3,15 g/cm³ |
| Absorció d'aigua | 0% |
| Resistència a la flexió | 449 MPa |
| Tenacitat a la fractura | 3,12 MPa·m¹/² |
| Mòdul elàstic | 457 GPa |
| Duresa Vickers | 25–28 GPa |
| Conductivitat tèrmica | 120–150 W/m·K |
| CTE (25–1000 °C) | 4,0–4,5×10⁻⁶/℃ |
| Temperatura màxima d'ús (sense càrrega) | 1600–1700 °C |
| Planitud (més de 300 mm) | ≤5 μm |
| Acabat superficial | Ra ≤0,4 μm (solapat) |
Aplicacions:
● Subjecció a alta temperatura (recuit, RTP, creixement epitaxial)
● Mandril de gravat per plasma amb alta resistència al fluor
● Manipulació d'oblies primes amb escalfament/refredament uniforme
● Mandril porós per a suport d'oblies sense contacte
Fabricació:
Sinterització de SiC → rectificat de precisió de planitud i perfil superficial → formació opcional d'estructura porosa (per a mandril de buit) → solapat → neteja per ultrasons. Cada mandril s'inspecciona al 100% per a la planitud (interferòmetre làser) i la uniformitat del buit (prova de flux).
Control de qualitat:
● Comprovació dimensional de la CMM (diàmetre, gruix, posicions dels forats)
● Mesura de planitud segons ASTM
● Prova de fuites d'heli (per a mandrils de buit)
● Verificació de la resistència a la flexió per lot (ref. informe de prova)
Avantatges respecte als mandrils d'alúmina:
● Conductivitat tèrmica més alta (120–150 vs 32 W/m·K per a l'alúmina): transferència de calor 4 vegades més ràpida
● CTE més baix (4,0 vs 7,2 × 10⁻⁶/℃): redueix l'estrès tèrmic de la làmina
● Resistència al plasma superior: vida útil 10 vegades més llarga en gravat amb fluor
● Temperatura màxima d'ús més alta (1600 °C enfront de 800 °C per a l'alúmina)
Personalització:
● Superfície porosa o acanalada
● Diàmetre 100–450 mm, rodó o quadrat
● Anell de segellat de vores o particions de buit de zona
● Opció de suport metàl·lic per a un muntatge d'alta rigidesa
Totes les dades mecàniques anteriors provenen de l'informe de proves subministrat (lot S1111). Els valors tèrmics i de duresa són típics per a aquest grau de SiC. Els mandrils porosos de SiC requereixen un processament addicional; consulteu la disponibilitat específica de porositat i mida de porus.
