β-SiC(3C-SiC 입방정계 탄화규소) 분말은 α-SiC(육방정계 녹색/흑색 탄화규소)에 비해 훨씬 우수한 소결 활성을 가지고 있습니다. 이를 통해 저온 무압 소결, 열간 압축 소결 및 열간 등방압 소결을 통한 치밀화가 가능합니다. 입방정계 결정 구조는 미세하고 균일한 입자를 제공하여 등방성 열기계적 특성을 나타냅니다. 고순도 분말을 소결하면 반도체 장비용 구조 세라믹, 내마모성 및 내식성 구조 부품, 고온 가마 가구 및 세라믹 기지 복합재료의 강화상으로 제조할 수 있습니다.
소결 세라믹의 핵심 소재 장점
- 높은 소결 활성 : α-SiC와 비교하여 β-SiC 는 더 낮은 온도에서 소결되어 고밀도를 쉽게 달성합니다. 따라서 무압 소결에 적합하여 대형 및 복잡한 형상의 부품을 생산할 수 있으며, 소결 난이도와 생산 비용을 절감할 수 있습니다.
- 등방성 성능 : 입방정계 결정은 열적 및 기계적 특성에서 방향 차이를 보이지 않아 정밀 가공 후 우수한 치수 일관성과 낮은 변형률을 보장합니다.
- 미세 입자 및 고강도 : 소결체는 미세 입자, 높은 굴곡 강도 및 우수한 열충격 저항성을 특징으로 하며, 급격한 가열-냉각 주기에도 균열이 발생하지 않습니다.
- 내마모성, 내식성 및 높은 열전도율 : 강산 및 강알칼리 부식과 고온 산화에 강하며, 높은 열전도율과 낮은 열팽창 계수를 갖습니다. 고순도 등급으로, 반도체 청정도 요구 사항을 충족하기 위해 금속 불순물 함량이 매우 낮습니다.
- 도핑 개질 가능 : 소결 도핑을 통해 전기적 작동 조건에 맞는 전도성 또는 반도체성 성능을 구현할 수 있습니다.
주요 응용 시나리오
1. 반도체 장비용 소결 세라믹 부품 (고순도 β-SiC 분말)
고순도 β-SiC 분말로 소결(CVD 단일체 부품과 다름)하여 국내에서 성숙 노드 공정을 대체하기 위한 제품: ‑ 플라즈마 에칭 챔버: 에지 링, 포커스 링, 챔버 라이너, 절연 지지대 ‑ 열처리/에피택시 장비: 웨이퍼 서셉터, 웨이퍼 보트, 캔틸레버 패들, 퍼니스 튜브, 열 차폐 배플 ‑ 래핑 및 검사 장비: 세라믹 진공 척, 더미 웨이퍼, 정밀 모션 플랫폼 부품
참고: 소결 β-SiC는 순도와 밀도 면에서 단일체 CVD-β-SiC보다 떨어지지만, 성숙 공정 노드 응용 분야에서 상당한 비용 이점을 제공합니다.
2. 내마모성 및 내식성 산업용 구조 세라믹
– 기계식 밀봉 링, 세라믹 베어링, 펌프 밸브 내마모성 라이너, 샌드블라스팅 노즐, 버너 노즐 – 화학 및 비철금속 산업용 강-중간 정도의 침식에 대한 내식성 및 내마모성 부품
3. 고온 가마 열 구성 요소
롤러 바, 빔, 선반판, 지지대, 도가니, 열전대 보호관, 복사 가열관. 롤러 가마 및 열처리로에 적용되며, 잦은 온도 상승-하강 주기에도 우수한 열충격 저항성을 가지며, 기존 α-SiC 가마 부속품보다 수명이 길다.
4. 세라믹 매트릭스 복합재료(CMC)의 강화상
β-SiC 분말/미세섬유는 고온 열 구조 부품 및 항공우주 분야의 열충격 방지 보호 부품에 적용되는 SiC/SiC 복합 세라믹의 강화 충전재로 사용되어 인성과 열충격 저항성을 향상시킵니다.
5. 군사 보호 및 특수 고온 부품
방탄 세라믹 장갑판, 경량 충격 방지 부품, 원자력 산업용 내방사선 고온 구조 부품, 고온 부식 및 방사선 손상에 대한 저항성.
소결 β-SiC 세라믹의 주요 기술 매개변수
| 목 | 소결 β-SiC 세라믹 |
|---|---|
| 결정상 | β-SiC (3C-SiC 입방상) |
| 청정 | ≥99.99% (반도체 등급) |
| 밀도 | 3.18-3.20 g/cm³ |
| 열전도율 | 220-280 W/(m·K) |
| 굽힘 강도 | 420~520 MPa |
| 체적 저항률 | 0.01-10 Ω·cm (도핑을 통해 조절 가능) |
| 최대 서비스 온도 | 진공 상태에서 1400℃, 공기 중에서 1700℃ |
