半导体石墨制品选的材料

一、电子器材烧结石墨制品可用在各种类型的可控硅管、三极管和二极管等器材的管心烧结，如果选用高频炉区熔法拉制单晶时，还选用石墨舟。二、绝缘子烧结模石墨模适用于电容器绝缘子烧结；厚膜及薄膜集成电路绝缘子烧结；各种类型的三极管、硅整流管、可控硅管座的烧结；超小型继电器、接插件等元件绝缘子烧结模具等。半导体工业要求的石墨材料要求特别高的，颗粒度细的石墨具有精度高，且耐高温、高强度、损耗小等优点，比如：烧结用的石墨制品模具。由于半导体行业使用的石墨设备（包括加热器及其烧结模具）都是需要承受反复的加热和冷却过程，为了达到延长石墨设备的使用寿命，通常要求所使用的石墨材料都具有性能稳定和耐热冲击功能。为了达到上述的各种要求，我国现在也研发出了一系列适用于半导体行业所需要的石墨材料。

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石墨模具标准化清洁工序

　　石墨模具清洗是石墨模具保养维护中的一道关键工序，也是制约石墨模具维护的瓶颈。因为石墨模具制造开发的速度远快于石墨模具清洗的速度，而石墨模具经过快速清洗后马上又要准备进行下一次的生产，这样留给石墨模具清洗的时间就相当有限。通过对工厂的调查发现，厂房内排列在走廊和车间里的石墨模具几乎占满了车间有限的操作空间，仅仅只是等着被清洗。　　在对石墨模具进行清洗维修时，有些工厂会雇用一些初级技工或石墨模具车间的学徒来做一些清洗石墨模具和模板的杂活，随后，由维修技术人员对石墨模具和模板进行拆分。但事实上，在清洗石墨模具和模板的同时也会冲刷掉磁道标记，这就给维修技术人员发现并正确修复石墨模具和零件的缺陷带来了困难。　　的确，清洁石墨模具并不需要石墨模具制作技工那样的才能，但是如果让一位不熟悉石墨模具特殊功能和缺陷或不清楚石墨模具关键密封区域特性的新手来负责石墨模具清洁的工作，这完全是欠考虑的决定。因为石墨模具清洗工作分配的不合理将导致持续产生具有性能缺陷的石墨模具，而且由于增加了勾缝、毛口、边角、过早的电镀或钢材移位和石墨模具混合等，还同时会大幅地增加石墨模具的预算。这类问题往往起源于“临时救火式”的维护保养文化，从不对缺陷进行监控或核算并查清问题的根源。　　清洁工序　　系统化的石墨模具维护保养是基于维护需求和维修操作的连贯性之上的。为了实现“成本效益”目标，清洗石墨模具必须注意：制定详细的石墨模具清洗计划。在对石墨模具的不同部位进行清洗时，如压机内部清洗、沿边擦拭、常规清洗、主要部分清洗，所采用的清洗操作方法也不同。　　在石墨模具运行一定的周期且经过电镀磨损、磁道标记和石墨模具在通风孔和非通风孔区域残余物含量等的外观测试之后，技术人员就可以通过外观检查来决定石墨模具清洗的程序和频率。因此，了解石墨模具安全运转的周期并对石墨模具内部残余物积累量和磨损的观测报告进行存档是非常重要的。　　基于石墨模具具有一定的运行周期，所有的石墨模具都应该附带相关的维护程序和维护周期的文件记录。一般，控制内部的油脂水平和齿轮拉削、滑块、内部轴销和轴衬以及其他的移动部件的运行状况是保证稳定生产的关键。其它影响生产的因素还包括，吃水线和喷水式饮水口被污染或堵塞，歧管渗漏，由于漏水或冷凝造成的铁锈和腐蚀等。

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石墨模具表面涂层

　　一般石墨模具表面涂有抗氧化保护涂层，既耐高温又抗氧化。这种保护涂层可以减少炼钢过程中19%至50%的材料损失，使用时材料的使用寿命将提高20%至60%，从而降低炼钢成本。是非常好的模具加工材料。　　石墨制品具有优良的化学稳定性，广泛用于制造换热器、反应罐、冷凝器、灭火塔、吸气塔、冰柜、加热器、过滤器、泵等设施。由于经过特殊加工的石墨，其耐腐蚀、导电性好、渗透性高。　　该设备用于酒精化工、湿法冶金、酸碱消耗、纤维分解、造纸等轻工业单位。，可节约少量非金属材料。因此，石墨还可用作真空冶炼、低温电阻炉管、棒、板、棚等部件的石墨隔音板和底座。　　模具材料用石墨抗氧化涂层的基本功能是将石墨材料与氧化腐蚀环境隔离。抗氧化涂层的主要特点是:1 .大大降低氧气的扩散系数；2.热胀冷缩具有良好的自愈能力，能封闭从氧化门槛到极高使用温度产生的裂纹，抵抗熔渣的侵蚀和渗透，减少钢中夹杂物，从而对钢水产生纯净作用；3.可以在抗氧化涂层和基底之间建立良好的结合、抗热冲击性、抗热疲劳性和热匹配性。　　石墨制品具有很强的自平滑功能，同时也保持了鳞片石墨的一些化学特性。由于石墨具有许多优质的功能，所以广泛应用于冶金、电气、机械、化工、印染、国防等轻工业单位。石墨制品已广泛应用于冶金、酒精化工、化工、航空航天、高能清洗、电子等领域。石墨可用于消耗或旋转，坩埚，连续熔炼粉末，模芯，模具，洗涤剂和耐低温数据，与焦化行业紧密相连。

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石墨模具图纸工艺

　　首先它由模具设计人员根据产品（零件）的使用要求，把石墨模具结构设计出来，绘出图纸再由技术工人按图纸要求通过各种机械的加工（如车床、刨床、铣床、磨床、电火花、线切割等各种设备）做好模具上的每个零件，然后组装调试，直到能生产出合格的的产品。　　低速走丝线切割机电极丝以铜线作为工具电极，一般以低于0.2mm/s的速度作单向运动，在铜线与铜、钢或超硬合金等被加工物材料之间施加60~300V的脉冲电压，并保持5~50um间隙，间隙中充满脱离子水(接近蒸馏水)等绝缘介质，使电极与被加工物之间发生火花放电，并彼此被消耗、腐蚀，在工件表面上电蚀出无数的小坑，通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。精度可达0.001mm级，表面质量也接近磨削水平。电极丝放电后不再使用，而且采用无电阻防电解电源，一般均带有自动穿丝和恒张力装置。工作平稳、均匀、抖动小、加工精度高、表面质量好，但不宜加工大厚度工件。由于机床结构精密，技术含量高，机床价格高，因此使用成本也高。　　加工余量和火花间隙。　　1. 零件开粗时余量一般应不小于0.5mm，半精加工余量介于0.15-0.25mm之间，精加工时分型面一定要精铣到数，料位面一定要刀路均匀，擦穿位¸小碰穿位留0.05~0.1mm余量。　　2. 电极火花位，暴工一般为0.7~1.0mm，粗工一般为0.3-0.5mm，精工一般为0.1-0.15mm。

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石墨管分类

　石墨管作为石墨炉的核心，石墨管在使某项分析抵达全体稳定性方面扮演着至关重要的作用。　　首要分为以下几个大类：　　1.一般高密度石墨管　　2.热解涂层石墨管　　3.带 L’VOV 途径石墨管， 现在进口的还有新出的 Ω 途径。　　4.横向加热石墨管，长寿数管等 　　下面就以上几种常见的石墨管特特质来详细谈谈咱们在分析过程中针对不同的运用进行石墨管的挑选：　　高密度石墨管：适合于原子化温度较低，易于构成挥发性氧化物的测定：Li , Na , K , Rb , Cs , Ag , Au , Be , Mg , Zn , Cd , Hg ,Al , Ga , In , Tl , Si , Ge , Sn , Pb , As , Sb , Bi , Se , Te 等元素。 运用长处：复原气氛强，不易生成挥发性氧化物，因此灵敏度较涂层好。特别是关于： Ai， Si，Ge， Sn。　　热解涂层管：首要针关于易构成碳化物元素的测定：Ca , Cr , Cu , Ba , Sr , Ti , V , Ni , Pt , Rh , Pd , Pt , Ir  等尤其是 Ni，Cu，Ca，Ti，Sr 等几种元素比用一般高密石墨管的灵敏度前进 10-30 倍。　　途径石墨管：它首要是靠石墨管的辐射加热，优化了原子化等温区，使分析的灵敏度和稳定性能有较大起伏的前进。　　其它还有横向加热石墨管及长寿数石墨管等，其间长寿数石墨管能在较高的温度条件下(2800℃)比一般石墨管的寿数高出许多。

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定制石墨模具流程

　　1.如果要加工的石墨模具量少，可以用刷涂，这样就不需要用罐，也不需要一次倒大量的浸渍液。只需在石墨转子表面均匀涂抹石墨转子抗氧化剂2-3次即可。注意尽可能缓慢地施加，以使浸渍溶液能够充分渗透石墨模具的孔隙。　　2.根据石墨模具的尺寸规格准备浸渍槽。浸渍罐可根据实际情况选用各种材料，但应选用耐酸腐蚀、密封性能好、不透液、有一定硬度、耐久性好的材料。　　3.将浸渍好的石墨模具放在通风良好的地方，自然风干2 ~ 3天左右即可使用。  　　4.在常温常压下将石墨模具浸泡在石墨模具溶剂中约半小时。如果需要提高抗氧化效果，可以通过减压浸渍使石墨模具浸渍剂更多地渗入石墨模具的孔隙中，真空浸渍需要真空浸渍设备。　　5.根据槽的大小，将一定量的石墨模具抗氧化浸渍液倒入浸渍槽中。一般来说，浸渍溶液应该覆盖大约10厘米的石墨模具。

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石墨模具质量的优劣差异

　　1.材料的平均颗粒直径　　物料的平均粒径直接影响物料的出料状况。材料的平均颗粒越小，材料的放电越均匀，放电条件越稳定，表面质量越好。　　对于表面和精度要求不高的锻造和压铸模具，通常推荐使用颗粒较粗的材料，如ISEM-3。对于表面和精度要求较高的电子模具，建议使用平均粒度在4μm以下的材料，以保证加工模具的精度和表面光洁度。材料的平均颗粒越小，材料的损耗越小，离子群之间的作用力越大。例如，通常推荐ISEM-7来满足精密压铸和锻造模具的要求。但当客户对精度要求较高时，推荐使用TTK-50或ISO-63材料，以保证材料损耗较少，从而保证模具的精度和表面粗糙度。同时，颗粒越大，出料速度越快，粗加工损失越小。主要原因是放电过程中电流强度不同，导致放电能量不同。但放电后的表面光洁度也随着颗粒的变化而变化。　　2.材料的固有电阻率　　根据我们对材料特性的统计，如果材料平均颗粒相同，电阻率高的放电速率会比电阻率低的慢。对于平均粒径相同的材料，电阻率低的材料强度和硬度会略低于电阻率高的材料。也就是放电速度和损耗会不一样。因此，根据实际应用选择材料是非常重要的。由于粉末冶金的特殊性，每批材料的各项参数都有其代表值，并有一定的波动范围。而同等级的石墨材料放电效果非常接近，各种参数造成的应用效果差异很小。材料石墨电极材料的选择直接关系到放电效果。材料选择是否合适，很大程度上决定了放电速度、加工精度和表面粗糙度。掌握以上几点，对辨别石墨材料的等级会有很大的作用。　　3.材料的弯曲强度　　材料的抗弯强度是材料强度的直接体现，表现了材料内部结构的致密性。强度高的材料放电电阻相对较好，石墨制品对于精度要求高的电极，尽量选择强度较好的材料。比如TTK-4可以满足一般电子连接器模具的要求，但是一些有特殊精度要求的电子连接器模具可以采用TTK-5材料，同样的粒度，但是强度略高。　　4.材料的肖氏硬度　　在对石墨的潜意识理解中，石墨一般被认为是一种比较柔软的材料。但实际测试数据和应用表明，石墨的硬度高于金属材料。在特种石墨行业，一般的硬度测试标准是肖氏硬度测量，其测试原理与金属不同。由于其层状结构，石墨在切削过程中具有优异的切削性能。其切削力仅为铜的1/3左右，加工表面易于处理。但由于其硬度高，切削刀具的损耗会略大于切削金属刀具。同时，高硬度的材料对放电损耗有很好的控制。在我公司的EDM材料体系中，有两种材料可供选择，一种硬度略高，另一种硬度略低，以满足不同要求的客户的需求。比如平均粒径为5μm的材料有ISO-63、TTK-50；；平均粒径为4μm的材料有TTK-4和TTK-5；平均粒径为2μm的材料包括TTK-8和TTK-9。主要是考虑到各类客户对放电和加工的侧重。

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石墨模具耐热相关

　　1、抗热损伤　　在2000℃时，石墨片模具的抗压强度可以提高一倍，因为在高温下它的抗压强度会随着温度的升高而扩大。　　2. 可扩展性　　石墨的分子结构为扁平六角形、层状、柔韧和延展性。　　3、生产加工　　石墨的机械加工制造性能非常好，可以制成各种复杂、高精度的石墨模具。　　4、热稳定性能　　石墨的熔点为3850±50℃，熔点为4250℃。 即使石墨片模具在高温高压下烧结，其线膨胀系数也不大，对净重的损害也不大。  　　5. 电导和传热　　石墨模具在非常高的温度下可以是绝缘体，因为石墨会随着传热系数随温度的增加而减少。 其传热性能超过金属复合材料（如：铅、铁、钢）。 　　6. 热冲击　　石墨模具所能承受的热冲击强度非常高。 当温度基因突变时，石墨的体积变化不大，不易产生裂纹。　　7.有机化学的稳定性　　石墨耐酸、耐碱、耐腐蚀，常温下不易与大多数金属材料发生反应。　　8.耐磨性和润湿性　　石墨润滑与耐磨性有什么关系？ 这主要与石墨鱼鳞的大小有关。 鱼鳞越大，摩擦阻力越小，润滑性能越好。

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大型石墨件加工注意事项

　一、数控机床加工中应注意的问题。　　1、当工件高度过高时，可以选择使用不同长度的刀片将余料除去。　　2、用平底刀加工平面，可有效地减少加工时间；如果有倾斜度，而且是一个整数，则应用倾斜度刀具加工。　　3、石墨材料硬度高时应选择反铣加工；石墨材料硬度低时应选择顺铣加工；精加工采用反铣加工，精加工采用顺铣加工。　　4、切割器韧性好，硬度低，适合粗加工；韧性差，硬度高，适合精加工。　　二、是石墨制品*件夹具及夹具的选型问题。　　1、对石墨制品*件加工的装夹方法，应合理选择定位基准及装夹方案。在选择基准的时候，要遵循“基准的统一性”和“基准的重合性”两个原则。　　2、所有表面加工尽量用一次定位夹具完成，为了加工工件的各表面，必须选择定位方式。　　3、确定工作台上石墨制品工件的位置时，必须考虑各个位置的加工方法、工具长度和刚度对加工质量的影响。　　4、加工石墨制品所用的夹具，应尽可能选用通用*件装配，并可调节的夹具，可有效地缩短生产准备周期。　　三、安排石墨制品加工顺序应注意的事项。　　1、安排石墨制品加工顺序，应遵循“面后孔”和“面后粗、精”的基本原则。　　2、确定好刀点和换刀点，一旦确定，就不适合更换。　　3、按刀具集中工序加工，可较好地避免重复使用同一把刀具，减少了更换刀具的次数和时间。　　4、对于同轴度要求较高的孔系统，应在一次定位后加工所有孔系统，然后在其他孔系统坐标位置加工，有效消除重复定位造成的误差，提高孔系统的同轴度。

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石墨模具使用寿命

　　是不是总觉得自己使用的石墨模具使用寿命减短了，但自己又不知道是什么原因。　　首先是选材的问题，由于石墨模在热场中的作用是不同的，所以石墨模用的材料必然是不同的。一般情况下，电极、连杆、加热器、加热器螺杆、石墨坩埚、导向筒、导向筒支承环、保温筒等应该采用等静压生产的结构精细、强度高的石墨材料加工，来满足生产的实际需要。  　　第二是设计的不合理，其实在使用石墨模具的过程中出现的一些石墨问题和事故，其实很多是由于设计中的缺陷造成的。所以为了更好地呈现效果，就会要求在石墨模具的设计中，除了材料本身的牌号和规格外，还必须考虑到使用中石墨模具的强度，来确定其几何尺寸。像其它设备，如底盘、反光板、防漏板、上盖板等，可采用挤压或中、粗结构石墨制造，前提是能满足生产中的生产要求。　　第三则是使用方法的不当，在石墨模具使用的诸多问题中，石墨坩埚的破裂占很大比例，在正常情况下，一个“18”或“20”石墨坩埚可用于大约45炉。然而，虽然石墨坩埚在设计、选材、加工、煅烧等方面都没有问题，但使用寿命仍然很短。

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