【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路结构材料，具体涉及一种硅碳化硅中空结构体及其制备方法与应用。
技术介绍
1、碳化硅是si-c键很强的共价键化合物，具有极高的硬度和显著的脆性，精密加工难度大；此外，碳化硅熔点高，难以实现致密化、近净尺寸烧结。因此，大尺寸、复杂异形中空结构的精密碳化硅结构件的制备难度较高，限制了碳化硅在集成电路等高端装备制造领域中的广泛应用。
2、目前，碳化硅的焊接技术主要包括直接连接、金属中间层固相扩散连接、瞬态共晶连接、氧化物玻璃连接、si-c反应连接、max相连接、钎焊等连接技术。其中，直接连接和中间层连接因si-c的本质惰性和中间层的热物性不匹配，从而对焊接接头的性能产生重大的影响。其他焊接方法主要由于工艺复杂、生产成本较高而应用受限。
3、cn 113042879a公开了一种碳化硅扩散焊接方法及碳化硅换热器，所述碳化硅扩散焊接方法包括：对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内；对扩散焊接炉内抽真空至炉内气压不大于10-2pa或向扩散焊接炉内充入保护气体至炉内气压为0.2-0.5mpa；对扩散焊接炉内进行升温，至炉内温度为2000-2400℃，并对碳化硅零件施加20-25mpa的压强，并保持恒温恒压至少50min；对扩散焊接炉进行降温至不高于300℃后开炉，即可得到碳化硅扩散焊接产品。但该专利技术烧结温度较高，焊接后形变量较大，接头强度有待提升。
4、cn 113828880a公开了一种采用难熔高熵合金中间层放电等离子扩散连接碳化硅陶
5、因此，针对现有技术的不足，需要提供一种使得碳化硅焊接形变量小且接头强度高的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种硅碳化硅中空结构体及其制备方法与应用，以硅、碳化硅为原料，利用非金属硅在高温下形成液相，从而在界面处形成新的扩散层，实现了复杂异形中空结构的一体成型，具有焊接形变量小且接头强度高的特点。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种硅碳化硅中空结构体的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
4、(1)均匀混合硅粉与碳化硅粉，所得混合粉经成型处理，得到硅-碳化硅坯料；
5、(2)将两块步骤(1)所得硅-碳化硅坯料加工后装模，然后进行热压扩散焊接，所得组合体经后处理，得到所述硅碳化硅中空结构体。
6、本专利技术提供的硅碳化硅中空结构体的制备方法，以硅、碳化硅为原料，利用非金属硅在高温下形成液相，原子间产生相互扩散，从而在界面处形成新的扩散层，实现了复杂异形中空结构的一体成型，同时控制成型处理与热压扩散焊接的工艺参数，使得热压扩散焊接后形变量较小，焊接接头强度较高，能够满足作为集成电路设备用结构件的要求。
7、优选地，步骤(1)所述硅粉的纯度为3-5n，例如可以是3n、4n或5n，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
8、优选地，步骤(1)所述硅粉的平均粒径为1-10μm，例如可以是1μm、3μm、5μm、8μm或10μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
9、优选地，步骤(1)所述碳化硅粉的纯度为3-4n，例如可以是3n或4n，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
10、优选地，步骤(1)所述碳化硅粉的平均粒径为1-20μm，例如可以是1μm、5μm、10μm、15μm或20μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
11、优选地，步骤(1)所述混合粉中硅粉的质量百分含量为10-40wt％，例如可以是10wt％、15wt％、20wt％、30wt％或40wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
12、优选地，步骤(1)所述成型处理包括冷等静压处理或预烧结处理。
13、所述成型处理可以选择冷等静压处理，与后续热压扩散焊接相结合完成硅碳化硅中空结构体的制备；也可以采用两步烧结法，即，所述成型处理采用预烧结处理，省去冷等静压处理的步骤，将混合粉装入石墨模具内预烧成型。
14、优选地，所述冷等静压处理的压力为90-120mpa，例如可以是90mpa、95mpa、100mpa、110mpa或120mpa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
15、优选地，所述冷等静压处理的时间为5-10min，例如可以是5min、6min、8min、9min或10min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
16、优选地，所述冷等静压处理在橡胶胶套中进行。
17、所述冷等静压处理中将混合粉装入特定胶套中，进而可以根据生产目标要求制备得到不同的复杂异形中空结构的坯体，如方形中空坯体。
18、优选地，所述预烧结处理的温度为1420-1600℃，例如可以是1420℃、1450℃、1500℃、1550℃或1600℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
19、优选地，所述预烧结处理的时间为30-90min，例如可以是30min、45min、60min、75min或90min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
20、优选地，步骤(2)所述加工的方式包括铣加工。
21、所述铣加工可以将两块硅-碳化硅坯料的表面铣削平整，有利于后续热压扩散焊接的进行。
22、优选地，步骤(2)所述加工后硅-碳化硅坯料的平面度＜0.25mm，例如可以是0.22mm、0.2mm、0.18mm、0.15mm或0.1mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
23、优选地，步骤(2)所述装模所用模具包括石墨模具。
24、优选地，步骤(2)所述热压扩散焊接在氮气或真空的条件下进行。
25、优选地，步骤(2)所述热压扩散焊接的温度为1420-1450℃，例如可以是1420℃、1425℃、1430℃、1440℃或1450℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
26、优选地，步骤(2)所述热压扩散焊接的压力为20-40mpa，例如可以是20mpa、25mpa、30mpa、35mpa或40mpa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
27、优选地，步骤(2)所述热压扩散焊接的时间为1-2h，例如可以是1h、1.2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硅碳化硅中空结构体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述硅粉的纯度为3-5N；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述成型处理包括冷等静压处理或预烧结处理。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述冷等静压处理的压力为90-120MPa；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预烧结处理的温度为1420-1600℃；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述加工的方式包括铣加工；
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述热压扩散焊接在氮气或真空的条件下进行；
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
9.一种硅碳化硅中空结构体，其特征在于，所述硅碳化硅中空结构体通过权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。
10.一种如权利要求9所述硅碳化硅中
...【技术特征摘要】
1.一种硅碳化硅中空结构体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述硅粉的纯度为3-5n；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述成型处理包括冷等静压处理或预烧结处理。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述冷等静压处理的压力为90-120mpa；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预烧结处理的温度为1420-1600℃；
6.根据权利要求1-5任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，高雄，王巨宝，王科，周敏，
申请(专利权)人：上海戎创铠迅特种材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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