Mandrino a vuoto in carburo di silicio (SiC) per ambienti ad alta temperatura e al plasma.
Il mandrino ceramico a base di SiC di St.Cera è realizzato in carburo di silicio ad elevata purezza (lotto S1111, SiC 99,72%, Si libero 0,05%). Offre una resistenza alla flessione misurata di 449 MPa, una tenacità alla frattura di 3,12 MPa·m¹/² e un modulo elastico di 457 GPa. La tipica conduttività termica del materiale (120–150 W/m·K) e la bassa dilatazione termica (4,0–4,5×10⁻⁶/℃) consentono un rapido aumento della temperatura e una minima deformazione del wafer durante i cicli termici. Il mandrino può essere configurato come mandrino a vuoto poroso (flusso di gas uniforme) o come mandrino standard scanalato. Grazie a una temperatura massima di utilizzo di 1600–1700 °C (a vuoto) e a un'eccezionale resistenza all'erosione da plasma, questo mandrino è ideale per la lavorazione di wafer ad alta temperatura (ricottura, RTP) e per camere di incisione aggressive, dove i mandrini in allumina si degradano.
Schemi(sulla base del rapporto di prova SiC S1111 fornito e dei valori tipici)):
| Proprietà | Valore |
| Materiale | SiC (99,72% SiC, 0,05% Si libero) |
| Densità | 3,10–3,15 g/cm³ |
| Assorbimento dell'acqua | 0% |
| Resistenza alla flessione | 449 MPa |
| Tenacità alla frattura | 3,12 MPa·m¹/² |
| Modulo elastico | 457 GPa |
| Durezza Vickers | 25–28 GPa |
| Conduttività termica | 120–150 W/m·K |
| CTE (25–1000 °C) | 4,0–4,5×10⁻⁶/℃ |
| Temperatura massima di utilizzo (senza carico) | 1600–1700 °C |
| Planarità (oltre 300 mm) | ≤5 μm |
| Finitura superficiale | Ra ≤0,4 μm (lappato) |
Applicazioni:
● Lavorazione ad alta temperatura (ricottura, RTP, crescita epitassiale)
● Mandrino per incisione al plasma ad alta resistenza al fluoro
● Manipolazione di wafer sottili con riscaldamento/raffreddamento uniforme
● Mandrino poroso per il supporto del wafer senza contatto
Produzione:
Sinterizzazione del SiC → rettifica di precisione per planarità e profilo superficiale → formazione opzionale di struttura porosa (per mandrino a vuoto) → lappatura → pulizia a ultrasuoni. Ogni mandrino viene ispezionato al 100% per planarità (interferometro laser) e uniformità del vuoto (test di flusso).
Controllo qualità:
● Verifica dimensionale con CMM (diametro, spessore, posizione dei fori)
● Misurazione della planarità secondo ASTM
● Test di tenuta all'elio (per mandrini a vuoto)
● Verifica della resistenza alla flessione per lotto (rif. rapporto di prova)
Vantaggi rispetto ai mandrini in allumina:
● Maggiore conduttività termica (120–150 rispetto a 32 W/m·K per l'allumina) – Trasferimento di calore 4 volte più veloce
● CTE inferiore (4,0 vs 7,2×10⁻⁶/℃) – riduce lo stress termico del wafer
● Resistenza al plasma superiore: durata 10 volte maggiore nell'incisione al fluoro
● Temperatura massima di utilizzo più elevata (1600 °C rispetto a 800 °C per l'allumina)
Personalizzazione:
● Superficie porosa o scanalata
● Diametro 100–450 mm, rotondo o quadrato
● Anello di tenuta perimetrale o divisori per vuoto a zone
● Opzione di supporto metallico per un montaggio ad alta rigidità
Tutti i dati meccanici sopra riportati provengono dal rapporto di prova fornito (lotto S1111). I valori termici e di durezza sono tipici per questo grado di SiC. I mandrini in SiC poroso richiedono una lavorazione aggiuntiva; si prega di richiedere informazioni sulla disponibilità di porosità e dimensioni dei pori specifiche.
