中国电子材料行业半导体材料分会2011年会

1、中国电子材料行业半导体材料分会2011年会碳碳复合热场材料研发应用与发展趋势蒋建纯湖南南方搏云新材料有限责任公司碳碳（C/C）复合材料是碳纤维增强碳基体复合材料的简称。增强相多半是聚丙烯腈（PAN）纤维，少量是粘胶纤维，经过预氧化、碳化制成碳纤维。碳纤维编织成为坯体，形成碳纤维骨架。基体相或者连续相是浸渍碳或者是沉积碳，或者是两者的混合物。 碳/碳复合材料是以碳纤维为增强体、炭为基体的一类先进复合材料,是可设计性很强的材料。C/C复合材料高强、高模、密度低、热膨胀系数小、耐烧蚀、耐疲劳、化学惰性、抗热冲击、尺寸稳定性高、断裂韧性大、导电导热性高等一系列优点。C/C复合材料可设计性强，使用温度最

2、高的热结构材料，耐高温结构功能一体化工程材料。可制成高性能耐烧蚀材料，高性能摩擦材料，航空航天领域中难以替代的轻质高性能材料，也是硅晶体材料生产过程中很重要的高性能热场材料。工艺研究热场系列C/C复合材料设计；碳碳材料高纯度制备技术；少无切削成型技术制造热场零部件，节能，节材，降低成本；大尺寸零件坯体制备工艺技术；大型真空设备设计制造技术；大型零件的化学气相沉积增密技术；低密度大尺寸零件的机械加工工艺湖南南方搏云新材料有限责任公司10碳/碳复合热场材料产品系列材质分类高密度梯度低密度按应用领域分类高纯硅氢化炉热场外保温筒内保温筒加热器底保温板多晶硅浇铸炉热场上盖板坩锅护板坩锅托板保温板单晶硅生

3、长炉热场坩锅加热器导流筒大盖板炉底护盘内外保温筒PECVD设备零件托板导轨条碳/碳复合热场材料与传统材料的比较优势净、近成型(少无切削加工)工艺，节约能源，节约材料化学气相沉积(CVD)工艺，表面耐蚀性好，产品纯度高，无放气，成晶条件好产品强度高，简化了结构，缩小了尺寸，使用寿命长，产品性能价格比高产品重量轻，无粉尘，降低工人劳动强度，改善工人工作环境湖南南方搏云新材料有限责任公司12石墨软毡高密碳-碳碳-碳保温梯度碳-碳材料热场设计技术服务兰州郝氏吉林联科北京金鑫北京敏迈特上海杰姆斯上海高世西安超码益阳金博益阳祥瑞博云新材四川骏瑞湖南九华烟台鲁航南方博云传统的等静压石墨和炭毡或石墨毡作为保温

4、隔热仍为主流。世界上只有日本吴羽化学、东海碳素、日本碳与德国SGL等少数几家公司有少量的碳-碳复合材料产品投放市场。日本、德国、法国有几个用碳碳复合材料制造坩埚的工艺方面的专利，说明碳碳复合材料在这个领域的应用还处于探索阶段。1）实现材料更新换代：改良西门子法制造高纯硅，为提高尾气循环回收效率、实现闭环环保生产，普遍采用热氢化工艺。进口的大型氢化炉内的隔热罩，有的采用不锈钢，有的采用石墨。高温腐蚀性气体使不锈钢保温罩很易损坏，迫使厂家很快谋求更换；大型高纯石墨很昂贵，多块石墨拼接的保温筒，笨重、昂贵，其隔热效果很差。用先进碳碳复合材料取代传统的材料，提升了产品品质，降低了能耗，降低了产品成本；

5、2）提高产品可靠性：碳碳复合材料强度为传统材料的10倍，换代材料推动了结构设计的改进，整体坩埚取代3瓣埚；整体导流筒、整体大盖板取代组合件等，大大提高设备的安全性、经济性、可靠性和可维修性；3）提高产品的使用性能：碳碳复合材料的整体性好，表面光洁规整，耐高温、抗热震、耐酸碱腐蚀，劣化慢，寿命长，降低了耗材的消耗；热场性能持续稳定，稳定了产品质量，提高了成品率，降低了消耗。高性能碳-碳复合材料，在硅晶体生长炉上的大批量应用；有利于促进碳纤维产业技术工艺的进步，有利于提高我国碳纤维产业的制造水平；大型真空装备设计制造技术的持续改进和持续大型化，把制造碳碳复合材料的关键工艺装备水平推上了一个又一个新

6、台阶。带动高性能碳-碳复合材料风力发电、冶金、新材料、先进船舰飞机制造等领域的应用，大大提高了各种装备的技术含量，促进我国整体工业技术进步，在拉动碳纤维产业发展的同时，提高复合材料的制备技术和应用水平。有助于促进信息产业及太阳能光伏产业等下游高新技术产业的发展。高纯多晶硅作原料，多晶硅锭或在硅晶体生长炉中生长硅单晶棒，是半导体工业制作芯片和制造太阳能电池的基础材料。超纯及完整晶体结构的硅晶体是一条长长的价值链的起点，没有硅晶体就没有半导体、光电子、通讯技术及光电技术。高性能碳-碳复合材料产业是硅晶体产业发展的重要基础配套材料。提高碳-碳复合材料的技术水平对信息产业和太阳能产业产生明显促进作用。

7、有利于促进新材料产业产品替代，降低我国高新技术材料产业对外依存度。目前，国内无生产用于制造大型热场系统零部件的高纯石墨、超高纯石墨的能力，因此硅晶体生长炉热系统零部件采购主要两个途径：一是进口冷等静压的高纯石墨由国内加工；二是直接从国外进口加工好的热场系统零部件。而且目前国内也没有硅晶体生长炉热场系统的设计标准，热场系统零部件的生产全部沿用或参照国外标准。国外严格控制向中国出口大型高纯等静压石墨及其制品，中国必须自己解决问题。用碳-碳结构材料、低密度碳-碳复合固态毡制造硅晶体炉热系统，取代进口产品，实现设计、产品制造国产化。推广普及使用碳-碳复合热场材料，为提高热场设计水平、为客户提供完整的解

8、决方案创造了条件。几年的实践证明了这一点。碳碳复合热场材料不仅解决和缓解了大型热场系统供不应求的矛盾，迫使进口产品大幅降价，还进了具有自主知识产权的热场设计制造技术的发展。碳-碳复合材料是一类新兴材料，特别是作为硅晶体生长设备的热场系统材料，国际、国内均暂无统一标准和规范。热场系统零部件都是非标产品，生产制造难度大，成本高，质量控制难度大。与同行一起共同努力，逐步实现产品规范化和标准化，制定、建立行业标准，为碳-碳复合材料行业的稳定、可持续发展奠定基础；为客户提供质量放心产品传统的等静压石墨和炭毡或石墨毡作为保温隔热仍为主流。世界上只有日本吴羽化学、东海碳素、日本碳与德国SGL等少数几家公司有少量的碳-碳复合材料产品投放市场。日本、德国、法国有几个用碳碳复合材料制造坩埚的工艺方面的专利，说明碳碳复合材料在这个领域的应用还处于探索阶段由于石墨碳素材料难于满足大型热场的要求，各国均开始采用碳