Mandrin à vide en carbure de silicium (SiC) pour environnements à haute température et plasma
Le mandrin céramique à base de SiC de St.Cera est fabriqué à partir de carbure de silicium de haute pureté (lot S1111, SiC 99,72 %, Si libre 0,05 %). Il présente une résistance à la flexion mesurée de 449 MPa, une ténacité à la rupture de 3,12 MPa·m¹/² et un module d'élasticité de 457 GPa. La conductivité thermique typique du matériau (120–150 W/m·K) et son faible coefficient de dilatation thermique (4,0–4,5 × 10⁻⁶/°C) permettent une montée en température rapide et une déformation minimale de la plaquette lors des cycles thermiques. Le mandrin peut être configuré en mandrin à vide poreux (flux de gaz uniforme) ou en mandrin standard rainuré. Avec une température d'utilisation maximale de 1600 à 1700 °C (sans charge) et une résistance exceptionnelle à l'érosion par plasma, ce mandrin est idéal pour le traitement des plaquettes à haute température (recuit, RTP) et les chambres de gravure agressives où les mandrins en alumine se dégradent.
Caractéristiques(d'après le rapport de test SiC S1111 fourni et les valeurs typiques)):
| Propriété | Valeur |
| Matériel | SiC (99,72 % SiC, 0,05 % Si libre) |
| Densité | 3,10–3,15 g/cm³ |
| Absorption d'eau | 0% |
| Résistance à la flexion | 449 MPa |
| Résistance à la rupture | 3,12 MPa·m¹/² |
| Module d'élasticité | 457 GPa |
| Dureté Vickers | 25–28 GPa |
| Conductivité thermique | 120–150 W/m·K |
| CTE (25–1000°C) | 4,0–4,5×10⁻⁶/℃ |
| Température d'utilisation maximale (sans charge) | 1600–1700°C |
| Planéité (plus de 300 mm) | ≤5 μm |
| Finition de surface | Ra ≤ 0,4 μm (rodé) |
Applications :
● Traitement à haute température (recuit, RTP, croissance épitaxiale)
● Mandrin de gravure plasma à haute résistance au fluor
● Manipulation de plaquettes minces avec chauffage/refroidissement uniforme
● Mandrin poreux pour support de plaquette sans contact
Fabrication:
Frittage du SiC → rectification de précision de la planéité et du profil de surface → formation optionnelle d'une structure poreuse (pour mandrin à vide) → rodage → nettoyage par ultrasons. Chaque mandrin est contrôlé à 100 % pour sa planéité (interféromètre laser) et l'uniformité du vide (test d'écoulement).
Contrôle de qualité:
● Contrôle dimensionnel par MMT (diamètre, épaisseur, positions des trous)
● Mesure de la planéité selon la norme ASTM
● Test d'étanchéité à l'hélium (pour les mandrins à vide)
● Vérification de la résistance à la flexion par lot (voir rapport d'essai)
Avantages par rapport aux mandrins en alumine :
● Conductivité thermique plus élevée (120–150 W/m·K contre 32 W/m·K pour l'alumine) – Transfert de chaleur 4 fois plus rapide
● Coefficient de dilatation thermique (CTE) plus faible (4,0 contre 7,2 × 10⁻⁶/°C) – réduit les contraintes thermiques sur la plaquette
● Résistance supérieure au plasma – Durée de vie 10 fois plus longue lors de la gravure au fluor
● Température maximale d'utilisation plus élevée (1600 °C contre 800 °C pour l'alumine)
Personnalisation :
● Surface poreuse ou rainurée
● Diamètre 100–450 mm, rond ou carré
● Anneau d'étanchéité périphérique ou cloisons sous vide de zone
● Option de support métallique pour un montage haute rigidité
Toutes les données mécaniques ci-dessus proviennent du rapport d'essai fourni (lot S1111). Les valeurs thermiques et de dureté sont typiques de cette nuance de SiC. Les mandrins en SiC poreux nécessitent un traitement supplémentaire ; veuillez nous contacter pour connaître la disponibilité des porosités et des tailles de pores spécifiques.
