KR20130065479A - Mixture apparatus, silicon carbide granule and fabricating method of silicon carbide granule - Google Patents
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Abstract
Description
본 기재는 혼합 장치, 탄화규소 과립체 및 탄화규소 과립체 제조 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a mixing apparatus, silicon carbide granules and a method for producing silicon carbide granules.
탄화규소는 최근에 다양한 전자 소자 및 목적을 위한 반도체 재료로서 사용되고 있다. 탄화규소는 특히 물리적 강도 및 화학적 공격에 대한 높은 내성으로 인해 유용하다. 탄화규소는 또한 방사 경도(radiation hardness), 높은 붕괴 파일드(breakdown filed), 비교적 넓은 밴드갭, 높은 포화 전자 드리프트 속도(saturated electron drift velocity), 높은 조작 온도, 및 스펙트럼의 청색(blue), 보라(violet), 및 자외(ultraviolet) 영역에서의 높은 에너지 양자의 흡수 및 방출을 포함하는 우수한 전자적 성질을 가진다.Silicon carbide has recently been used as a semiconductor material for various electronic devices and purposes. Silicon carbide is particularly useful due to its physical strength and high resistance to chemical attack. Silicon carbide also has radiation hardness, high breakdown filed, relatively wide bandgap, high saturated electron drift velocity, high operating temperature, and spectral blue, violet has excellent electronic properties, including absorption and release of both high energy in the violet and ultraviolet regions.
반도체 공정 등에서 증착, 에칭 공정 등을 위하여 기판 또느 웨이퍼 등이 서셉터(susceptor) 위에 놓여진다. 이러한 서셉터는 고온 등의 조건에서 견딜 수 있도록 내열성이 높은 탄화규소를 사용하여 이루어질 수 있다. 일반적인 서셉터는 흑연을 포함하는 몸체에 고순도의 탄화규소층을 증착하여 형성된다.In a semiconductor process or the like, a substrate or wafer is placed on a susceptor for deposition, etching, and the like. Such a susceptor may be made of silicon carbide having high heat resistance to withstand conditions such as high temperature. A general susceptor is formed by depositing a high purity silicon carbide layer on a body containing graphite.
탄화규소로 형성되는 소결체를 형성하기 위하여 탄화규소 분말(SiC powder), 첨가제 및 유기 용매를 효과적으로 교반하여 분무 건조 후에 탄화규소 과립체를 형성한 후 이를 열간 가압 등의 방법에 의해 탄화규소 소결체를 제조할 수 있다.In order to form a sintered compact formed of silicon carbide, silicon carbide powder (SiC powder), additives, and an organic solvent are effectively stirred to form silicon carbide granules after spray drying, and the silicon carbide sintered compact is manufactured by hot pressing or the like. can do.
이때, 탄화규소 과립체를 형성하기 위해서는 상기 탄화규소 분말, 첨가제 및 유기 용매를 교반 장치에 투입한 후 교반 장치에서 혼합을 하여야 하는 공정을 거치게 된다. 그러나 이러한 혼합 공정 시에 상기 교반 장치의 내벽을 이루는 금속계 물질 등은 탄화규소 과립체의 불순물로 작용할 수 있었다.In this case, in order to form the silicon carbide granules, the silicon carbide powder, the additive, and the organic solvent are added to a stirring device, and then subjected to a process of mixing in the stirring device. However, during the mixing process, the metal-based material constituting the inner wall of the stirring device may act as an impurity of the silicon carbide granules.
이에 따라, 상기 혼합 공정 후 제조되는 과립체의 순도를 감소시킬 수 있으며, 이는 상기 과립체를 이용하여 형성되는 탄화규소 소결체의 순도에도 영향을 줄 수 있다.Accordingly, it is possible to reduce the purity of the granules produced after the mixing process, which may also affect the purity of the silicon carbide sintered body formed using the granules.
이에 따라, 상기 혼합 공정시 탄화규소 과립체의 순도를 떨어뜨리지 않고 유지할 수 있는 탄화규소 혼합 장치 및 탄화규소 과립체 제조 방법의 필요성이 요구된다.Accordingly, there is a need for a silicon carbide mixing device and a method for producing silicon carbide granules that can be maintained without degrading the purity of the silicon carbide granules in the mixing process.
실시예는 혼합 장치의 내부 재질을 우레탄 또는 테프론으로 하여 탄화규소 분말의 혼합시 순도 감소를 방지함으로써, 탄화규소 과립체의 순도를 높일 수 있는 혼합 장치, 탄화규소 과립체 및 탄화규소 과립체 제조방법을 제공하고자 한다.Example is a mixing device, silicon carbide granules and silicon carbide granules manufacturing method that can increase the purity of the silicon carbide granules by preventing the reduction of purity when mixing the silicon carbide powder by using the inner material of the mixing device urethane or Teflon To provide.
실시예에 따른 혼합장치는, 원료를 수용하는 챔버; 상기 챔버 내의 원료를 혼합하는 혼합 부재; 및 상기 챔버에 결합되는 진동 부재를 포함한다.Mixing apparatus according to the embodiment, the chamber for receiving the raw material; A mixing member for mixing the raw materials in the chamber; And a vibrating member coupled to the chamber.
실시예에 따른 탄화규소 과립체 제조 방법은 원료를 제조하는 단계; 상기 원료를 혼합 장치의 챔버에 투입하는 단계; 상기 원료를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합된 원료를 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 챔버는 우레탄 또는 테프론을 포함한다.Silicon carbide granules manufacturing method according to the embodiment comprises the steps of preparing a raw material; Injecting the raw material into a chamber of a mixing device; Mixing the raw materials; And drying the mixed raw material, wherein the chamber comprises urethane or teflon.
실시예에 따른 탄화규소 과립체는, 순도가 3N 내지 4N 이고, 평균 입경(D50)은 60㎛ 내지 100㎛ 인 탄화규소 입자를 포함할 수 있다.The silicon carbide granules according to the embodiment may include silicon carbide particles having a purity of 3N to 4N and an average particle diameter (D50) of 60 μm to 100 μm.
실시예에 따른 혼합 장치는 챔버의 내벽에 테프론 또는 우레탄을 포함한다. 즉, 상기 챔버 내부에서 상기 원료와 직접 접촉되는 내벽을 테프론 또는 우레탄의 재질로 하여 탄화규소 분말을 혼합한다.The mixing device according to the embodiment comprises teflon or urethane on the inner wall of the chamber. That is, silicon carbide powder is mixed using the inner wall of Teflon or urethane that is in direct contact with the raw material in the chamber.
이에 따라, 종래 금속계 물질이 불순물로 작용하여 순도를 감소시켰던 것에 비해, 테프론 또는 우레탄은 건조 공정에서 열처리에 의해 모두 제거할 수 있으므로, 탄화규소 과립체 또는 탄화규소 소결체의 순도를 감소시키지 않고 일정하게 유지할 수 있다.Accordingly, compared to the conventional metal-based material acts as an impurity to reduce the purity, Teflon or urethane can be removed by heat treatment in the drying process, so that the silicon carbide granules or the silicon carbide sintered body is constantly reduced without reducing the purity. I can keep it.
또한 실시예에 따른 혼합 장치는 진동 부재를 포함한다. 이에 따라, 상기 혼합 공정시 챔버 바닥에 침전된 탄화규소 분말을 다시 상승시켜 혼합하게 되므로 탄화규소 분말의 균일한 혼합이 가능하다.In addition, the mixing device according to the embodiment includes a vibration member. Accordingly, the silicon carbide powder precipitated at the bottom of the chamber during the mixing process is raised again and mixed, so that uniform mixing of the silicon carbide powder is possible.
또한, 실시예에 따른 탄화규소 과립체 제조 방법은 혼합 공정 중 진동 부재에 의한 진동 공정을 추가하여 침전되는 탄화규소 분말을 상승시키므로 탄화규소 분말의 균일한 혼합이 가능하다.In addition, the method for producing silicon carbide granules according to the embodiment raises the silicon carbide powder to be precipitated by adding a vibration process by the vibration member during the mixing process, thereby enabling uniform mixing of the silicon carbide powder.
또한, 챔버 내벽이 테프론 또는 우레탄을 포함하므로 탄화규소 과립체 또는 탄화규소 소결체의 순도를 감소시키지 않고 일정하게 유지할 수 있다.In addition, since the chamber inner wall includes Teflon or urethane, it can be kept constant without reducing the purity of the silicon carbide granules or the silicon carbide sintered body.
또한, 실시예에 따른 탄화규소 과립체는 고순도를 가지고, 평균 입경 분포가 좁은 탄화규소 입자를 포함할 수 있다. In addition, the silicon carbide granules according to the embodiment may include silicon carbide particles having high purity and having a narrow average particle diameter distribution.
도 1은 제 1 실시예에 따른 혼합장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 제 2 실시예에 따른 혼합장치를 도시한 개략도이다.
도 3은 도 1의 A-A'의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B'의 단면을 도시한 단면도이다.
도 5는 제 3 실시예에 따른 혼합장치를 도시한 단면도이다.
도 6은 제 4 실시예에 따른 혼합장치를 도시한 단면도이다.
도 7은 비교예에 따른 탄화규소 과립체를 도시한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 8은 비교예에 따른 탄화규소 과립체의 입도분포를 도시한 그래프이다.
도 9는 실시예에 따른 탄화규소 과립체를 도시한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 10은 실시예에 따른 탄화규소 과립체의 입도분포를 도시한 그래프이다.
도 11은 탄화규소 과립체 제조 방법의 공정 흐름을 도시한 공정흐름도이다.1 is a schematic view showing a mixing apparatus according to a first embodiment.
2 is a schematic diagram showing a mixing device according to a second embodiment.
3 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along the line AA ′ of FIG. 1.
4 is a cross-sectional view illustrating a cross-section taken along line BB ′ of FIG. 2.
5 is a sectional view showing a mixing device according to a third embodiment.
6 is a sectional view showing a mixing device according to a fourth embodiment.
7 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the silicon carbide granules according to the comparative example.
8 is a graph illustrating a particle size distribution of silicon carbide granules according to a comparative example.
9 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the silicon carbide granules according to the embodiment.
10 is a graph showing the particle size distribution of the silicon carbide granules according to the embodiment.
11 is a process flow diagram showing the process flow of the method for producing silicon carbide granules.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. In the description of embodiments, each layer, region, pattern, or structure may be “on” or “under” the substrate, each layer, region, pad, or pattern. Substrate formed in ”includes all formed directly or through another layer. Criteria for the top / bottom or bottom / bottom of each layer will be described with reference to the drawings.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. The thickness or the size of each layer (film), region, pattern or structure in the drawings may be modified for clarity and convenience of explanation, and thus does not entirely reflect the actual size.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 제 1 실시예에 따른 혼합 장치의 개략도를 도시한 도면이고, 도 2는 제 2 실시예에 따른 혼합 장치의 개략도를 도시한 도면이며, 도 3은 도 1의 A-A'의 단면을 도시한 단면도이며, 도 4는 도 2의 B-B'의 단면을 도시한 단면도이다.1 is a schematic view of a mixing device according to a first embodiment, FIG. 2 is a schematic view of a mixing device according to a second embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1. 4 is a cross-sectional view showing a cross-sectional view of BB 'of FIG.
도 1 및 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 혼합 장치는, 원료를 수용하는 챔버(10); 상기 챔버 내의 원료를 혼합하는 혼합 부재(20); 및 상기 챔버에 결합되는 진동 부재(30)를 포함할 수 있다. 1 and 4, the mixing apparatus according to the embodiment includes a
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 챔버(10)는 원통형의 형상을 가질 수 있다. 또는 상기 챔버(10)는 사각형의 형상을 가질 수 있다. 그러나, 실시예가 이에 제한되지는 않는다.1 and 3, the
상기 챔버(10)에는 원료(40)가 수용될 수 있다. 상기 원료(40)는 탄화규소 분말, 첨가제 및 유기용매를 포함할 수 있다.The
상기 챔버의 하부에는 원료(40) 공급 라인(50)을 포함할 수 있다. 상기 원료(40) 공급 라인(50)을 통해 상기 탄화규소 분말, 첨가제 및 유기용매가 상기 챔버(10) 내에 투입되어 수용될 수 있다.The lower portion of the chamber may include a
상기 챔버(10)는 테프론 또는 우레탄을 포함할 수 있다. 즉, 상기 챔버(10)의 재질은 테프론 또는 우레탄을 포함할 수 있다. 또는 상기 챔버의 내벽은 테프론 또는 우레탄에 의해 코팅될 수 있다.The
종래에는 상기 챔버는 스테인리스(SUS)를 포함하는 금속계 물질을 포함하고 있었다. 그러나 이러한 스테인리스는 상기 챔버 내에 수용되는 탄화규소 분말의 혼합시 탄화규소 분말의 순도를 낮추는 단점이 있었다. 즉, 탄화규소 분말의 혼합시 상기 스테인리스를 포함하는 금속계 물질이 불순물로 작용함으로써, 혼합에 의한 탄화규소 슬러리의 순도를 감소시키고, 이를 이용하여 제조되는 탄화규소 과립체 및 탄화규소 소결체의 순도를 감소시킬 수 있다.Conventionally, the chamber included a metal-based material including stainless steel (SUS). However, such stainless steel has a disadvantage of lowering the purity of the silicon carbide powder when the silicon carbide powder contained in the chamber is mixed. That is, when the silicon carbide powder is mixed, the metal-based material including the stainless steel acts as an impurity, thereby reducing the purity of the silicon carbide slurry by mixing, and reducing the purity of the silicon carbide granules and the silicon carbide sintered body manufactured using the same. You can.
이에 따라, 본 실시예에 따른 혼합 장치는, 상기 원료(40)를 수용하는 상기 챔버(10)의 내벽을 테프론 또는 우레탄으로 하거나 또는 상기 챔버(10)의 내벽을 테프론 또는 우레탄으로 코팅함으로써, 상기 금속계 물질에 따른 탄화규소 과립체의 순도를 감소시키지 않고 일정하게 유지할 수 있다. 더 자세하게, 상기 테프론 또는 우레탄은 혼합 공정 후 건조 공정에서 열처리에 의해 모두 제거될 수 있다. 이에 따라 최종적으로 제조되는 탄화규소 과립체 및 탄화규소 소결체의 순도를 감소시키지 않고 일정하게 유지할 수 있다.Accordingly, in the mixing apparatus according to the present embodiment, the inner wall of the
상기 혼합 부재(20)는 상기 챔버(10) 내에 수용된 상기 원료(40)를 혼합할 수 있다. 바람직하게는 상기 혼합 부재(20)는 임펠러를 포함할 수 있다. 상기 임펠러는 상기 챔버의 하부에 위치하고, 상기 임펠러의 회전에 의해 상기 챔버(10) 내에 수용된 원료(40)는 서로 혼합될 수 있다.The
상기 임펠러는 100rpm 내지 150rpm의 속도로 회전할 수 있다. 속도가 100rpm 미만인 경우에는 혼합이 어려울 수 있으며, 150rp을 초과하는 경우 원심력에 의해 탄화규소 분말이 챔버 외벽에 붙게 되어 균일한 혼합이 어려울 수 있다.The impeller may rotate at a speed of 100 rpm to 150 rpm. If the speed is less than 100rpm it may be difficult to mix, and if it exceeds 150rpm, the silicon carbide powder may adhere to the chamber outer wall by centrifugal force, making it difficult to uniformly mix.
상기 혼합 부재는 테프론 또는 우레탄을 포함할 수 있다. 상기 테프론 또는 우레탄은 금속계 물질과 다르게 이후의 공정인 건조 공정에서 열처리에 의해 모두 제거될 수 있다. 이에 따라, 최종적인 탄화규소 과립체의 순도를 감소시키지 않고 일정하게 유지할 수 있다.The mixing member may comprise teflon or urethane. Unlike the teflon or urethane, all of the metal-based material may be removed by heat treatment in a subsequent drying process. Thus, it can be kept constant without reducing the purity of the final silicon carbide granules.
상기 혼합 장치는 체(sieve)를 더 포함할 수 있다. 상기 체(60)는 상기 챔버(10) 내의 상부에 위치할 수 있다. 상기 체(10)는 100 mesh 내지 200 mesh 일 수 있다. The mixing device may further comprise a sieve. The
상기 체(60)를 포함하는 경우 상기 혼합 부재(20)는 상기 체를 관통하여 상기 챔버(20) 내에 배치될 수 있다. 즉, 상기 체(60)의 중심 부분에 상기 혼합 부재(20)가 관통할 수 있는 홀을 형성하여 상기 혼합 부재(20)와 상기 체(60)를 상기 챔버(10) 내에 배치할 수 있다.When the
종래에는 상기 원료 혼합 후에 상기 슬러리를 상기 혼합 장치 외부에 위치하는 체에 통과시켜 원하는 입자 크기의 탄화규소 과립체를 제조하여 제조 공정이 증가하고 제조 효율을 감소시켰다.Conventionally, after the raw material mixing, the slurry is passed through a sieve positioned outside the mixing apparatus to produce silicon carbide granules having a desired particle size, thereby increasing the manufacturing process and decreasing the manufacturing efficiency.
이에 따라, 실시예에 따른 혼합 장치는 상기 혼합 장치 내에 체(60)를 배치시키고, 한번에 원하는 입자 크기의 탄화규소 과립체를 제조할 수 있다. 이에 따라 제조 공정을 단축시켜 제조 효율을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the mixing device according to the embodiment can arrange the
상기 진동 부재(30)는 상기 챔버의 외부에 결합될 수 있다. 바람직하게는 상기 진동 부재(30)는 상기 챔버의 외부 하부 면에 위치할 수 있다. 상기 진동 부재는 바이브래이터(vibrator)를 포함할 수 있다. 그러나 상기 진동 부재(30)는 이에 제한되지 않고, 상기 챔버 내에 진동을 가할 수 있는 진동 부재라면 모두 포함될 수 있다.The
상기 챔버(10) 내에 수용되는 탄화규소 분말은 상기 혼합 부재(20)에 의한 혼합 공정 중 일부는 상기 챔버(10)의 바닥에 침전될 수 있다. 이에 따라, 상기 챔버 내의 원료의 균일한 혼합이 이루어지지 않을 수 있다.Silicon carbide powder accommodated in the
이에 따라, 상기 진동 부재(30)는 상기 챔버(10)의 하부 면에 위치하여 상기 챔버(10)의 하부 면을 진동시킴으로써, 상기 챔버(10)의 바닥에 침전하는 탄화규소 분말을 다시 챔버의 상부면으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 챔버(10)의 바닥에 침전하는 탄화규소 분말의 양을 감소시킬 수 있고, 탄화규소 분말이 균일하게 혼합될 수 있다.Accordingly, the
도 2 및 도 4에는 제 2 실시예에 따른 혼합 장치의 개략도 및 단면도가 도시되어 있다. 본 실시예들에 대한 설명에서는 앞선 혼합 장치에 대한 설명을 참조한다. 앞선 실시예에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 실시예들에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다2 and 4 show a schematic view and a cross sectional view of a mixing device according to a second embodiment. In the description of the embodiments, reference is made to the description of the preceding mixing device. The description of the foregoing embodiment may be essentially combined with the description of the embodiments, except for the changed part.
도 2 및 도 4를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 혼합 장치의 챔버는 외벽(11)과 내벽(12)을 포함한다. 바람직하게는, 상기 내벽(12)은 테프론 또는 우레탄을 포함할 수 있다. 또한, 상기 내벽(12)은 테프론 또는 우레탄에 의해 코팅될 수 있다. 상기 외벽(11)은 금속계 물질을 포함할 수 있다.2 and 4, the chamber of the mixing apparatus according to the second embodiment includes an
제 2 실시예에 따른 혼합 장치는 원료를 수용하는 챔버(10) 외벽(11)과 내벽(12)을 포함하고, 상기 내벽(12)이 테프론 또는 우레탄 재질이거나 또는 이에 의해 코팅될 수 있다.The mixing apparatus according to the second embodiment includes an
이에 따라, 종래 금속계 물질에 의한 불순물의 영향을 감소시킬 수 있으므로, 탄화규소 과립체의 순도를 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 건조 공정에서의 열처리에 따라 테프론 또는 우레탄을 모두 제거할 수 있으므로 최종적인 탄화규소 과립체 및 탄화규소 소결체의 순도를 유지할 수 있다.Accordingly, since the influence of impurities due to the conventional metal-based material can be reduced, the purity of the silicon carbide granules can be kept constant. That is, since both teflon or urethane can be removed according to the heat treatment in the drying process, the purity of the final silicon carbide granules and the silicon carbide sintered body can be maintained.
도 5 및 도 6에는 제 3 실시예 및 제 4 실시예에 따른 혼합 장치의 개략도 및 단면도가 도시되어 있다. 본 실시예들에 대한 설명에서는 앞선 혼합 장치에 대한 설명을 참조한다. 앞선 실시예에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 실시예들에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다5 and 6 show a schematic view and a cross sectional view of a mixing device according to the third and fourth embodiments. In the description of the embodiments, reference is made to the description of the preceding mixing device. The description of the foregoing embodiment may be essentially combined with the description of the embodiments, except for the changed part.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제 5 실시예 및 제 6 실시예에 따른 혼합 장치의 챔버(10)의 좌측면과 우측면은 일정한 경사를 지는 형상을 포함할 수 있다. 더 자세하게 상기 챔버(10)의 좌측면과 우측면은 상기 챔버(10)의 하부로 갈수록 좁아지는 경사를 형성할 수 있다.5 and 6, the left and right sides of the
또한, 상기 진동 부재(30)는 상기 챔버(10)의 경사면에 위치할 수 있다. 상기 챔버의 좌측면과 우측면이 경사면을 형성함으로써, 상기 챔버(10)의 하부 면의 면적을 감소시킴으로써, 상기 탄화규소 분말이 침전하는 것을 감소할 수 있으며, 상기 진동 부재(30)에 의해 상기 침전되는 탄화규소 분말을 다시 상승시켜 혼합하여 탄화규소 분말의 균일한 혼합이 가능할 수 있다.In addition, the
이하, 탄화규소 과립체 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, the silicon carbide granule production method will be described.
도 11을 참조하면 실시예에 따른 탄화규소 과립체 제조 방법은, 원료를 제조하는 단계(ST10); 상기 원료를 혼합 장치의 챔버에 투입하는 단계(ST20); 상기 원료를 혼합하는 단계(ST30); 및 상기 혼합된 원료를 건조시키는 단계(ST40)를 포함하고, 상기 챔버는 우레탄 또는 테프론을 포함할 수 있다.Referring to Figure 11, the silicon carbide granules manufacturing method according to the embodiment comprises the steps of preparing a raw material (ST10); Injecting the raw material into the chamber of the mixing apparatus (ST20); Mixing the raw materials (ST30); And drying the mixed raw material (ST40), and the chamber may include urethane or teflon.
원료를 제조하는 단계(ST10)에서는 탄화규소 분말을 제조할 수 있다. 탄소원(C source) 및 규소원(Si source)를 혼합하여 탄화규소 분말을 제조할 수 있다. 상기 탄화규소 분말은 습식 혼합 공정 또는 건식 혼합 공정에 따라 제조될 수 있다.In step ST10 of preparing the raw material, silicon carbide powder may be prepared. Silicon carbide powder may be prepared by mixing a carbon source and a silicon source. The silicon carbide powder may be prepared according to a wet mixing process or a dry mixing process.
이어서, 원료를 혼합 장치의 챔버에 투입하는 단계(ST10)에서는, 상기 탄화규소 분말, 첨가제 및 유기용매를 혼합 장치의 챔버에 투입할 수 있다. 바람직하게는 상기 첨가제는 탄소를 포함하는 수지일 수 있다. 상기 수지로는 페놀계 수지가 사용될 수 있다. 또한, 상기 유기용매로는 알코올계 또는 수계 물질이 사용될 수 있다. 알코올계 물질로는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올(IPA) 등을 들 수 있고, 수계 물질로는 물을 사용할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.Subsequently, in step ST10 of injecting the raw material into the chamber of the mixing apparatus, the silicon carbide powder, the additive, and the organic solvent may be introduced into the chamber of the mixing apparatus. Preferably the additive may be a resin containing carbon. Phenolic resin may be used as the resin. In addition, the organic solvent may be an alcohol or an aqueous material. Examples of the alcohol-based substance include methanol, ethanol, and isopropyl alcohol (IPA), and water may be used as the aqueous substance. However, the embodiment is not limited thereto.
상기 혼합 장치의 챔버는 테프론 또는 우레탄을 포함할 수 있다. 더 자세하게는, 상기 혼합 장치의 챔버의 재질은 테프론 또는 우레탄을 포함할 수 있다. 또는 사이 혼합 장치의 챔버는 테프론 또는 우레탄으로 코팅될 수 있다. 또한, 상기 혼합 장치의 챔버는 내벽과 외벽의 이중벽으로 구성되어 상기 원료와 직접 접촉되는 내벽의 재질이 테프론 또는 우레탄을 포함할 수 있다. 또는 상기 내벽이 테프론 또는 우레탄으로 코팅될 수 있다.The chamber of the mixing device may comprise Teflon or urethane. More specifically, the material of the chamber of the mixing device may comprise Teflon or urethane. Alternatively, the chamber of the intermixing device may be coated with Teflon or urethane. In addition, the chamber of the mixing device is composed of a double wall of the inner wall and the outer wall material of the inner wall in direct contact with the raw material may include Teflon or urethane. Alternatively, the inner wall may be coated with Teflon or urethane.
상기 혼합 장치의 챔버는 테프론 또는 우레탄을 포함함에 따라, 탄화규소 과립체의 순도를 감소시키지 않고 일정하게 유지할 수 있다. 더 자세하게, 종래에는 사용되는 스테인리스(SUS)는 혼합시 불순물로 작용하여 탄화규소 과립체 또는 탄화규소 소결체의 순도를 저하시키는 원인이 되었으나, 실시예에 따른 테프론 또는 우레탄은 과립체 형성시 건조 공정에 의한 열처리에 따라 모두 제거되므로, 최종적인 탄화규소 과립체 또는 탄화규소 소결체의 순도를 감소시키지 않고 일정하게 유지할 수 있다.As the chamber of the mixing device comprises teflon or urethane, it can be kept constant without reducing the purity of the silicon carbide granules. In more detail, conventionally used stainless steel (SUS) acts as an impurity in mixing to reduce the purity of the silicon carbide granules or silicon carbide sintered body, Teflon or urethane according to the embodiment in the drying process when forming the granules Since all are removed in accordance with the heat treatment, it can be kept constant without reducing the purity of the final silicon carbide granules or silicon carbide sintered body.
이어서, 원료를 혼합하는 단계(ST30)에서는, 상기 혼합 장치에 투입된 원료를 혼합할 수 있다. 상기 혼합은 상기 혼합 장치에 포함되는 임펠러에 의해 혼합될 수 있다. 상기 임펠러는 rpm 내지 rpm의 속도로 회전함으로써, 상기 혼합 장치 내에 투입된 원료를 균일하게 혼합할 수 있다.Subsequently, in step ST30 of mixing the raw materials, the raw materials introduced into the mixing device may be mixed. The mixing may be mixed by the impeller included in the mixing device. The impeller can be uniformly mixed with the raw material introduced into the mixing device by rotating at a speed of rpm to rpm.
또한, 상기 혼합하는 단계(ST30)에서는, 상기 혼합 장치에 결합되는 진동 부재에 의하여 상기 혼합 공정을 용이하게 할 수 있다. 더 자세하게, 상기 진동 부재는 원료가 수용되는 챔버의 외부 하부면에 배치되고, 상기 챔버의 하부 바닥면을 진동함으로써, 상기 챔버 바닥에 침전되는 탄화규소 분말을 다시 상승시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 진동 부재에 의해 상기 혼합 공정의 효율을 높일 수 있다.In addition, in the mixing step (ST30), the mixing process can be facilitated by the vibration member coupled to the mixing device. In more detail, the vibration member may be disposed on an outer lower surface of the chamber in which the raw material is accommodated, and by vibrating the lower bottom surface of the chamber, the silicon carbide powder precipitated on the bottom of the chamber may be raised again. Thereby, the said vibration member can raise the efficiency of the said mixing process.
이어서, 혼합된 원료를 건조하는 단계(ST40)에서는 상기 혼합된 원료 즉, 혼합된 탄화규소 슬러리를 분무 건조 장비에 의해 건조시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 분무 건조 장비는 스프레이 건조기(spray dryer)을 사용할 수 있다.Subsequently, in the step ST40 of mixing the mixed raw materials, the mixed raw materials, that is, the mixed silicon carbide slurry may be dried by spray drying equipment. Preferably the spray drying equipment may use a spray dryer.
실시예에 따른 탄화규소 과립체 제조방법은 상기 원료를 혼합하는 혼합 장치의 챔버가 테프론 또는 우레탄으로 포함한다. 또한, 상기 챔버의 외벽에는 진동 부재가 위치할 수 있다. 이에 따라, 상기 탄화규소 입자의 균일한 혼합이 가능할 수 있다.In the silicon carbide granule production method according to the embodiment, the chamber of the mixing device for mixing the raw material includes Teflon or urethane. In addition, the vibration member may be located on the outer wall of the chamber. Accordingly, uniform mixing of the silicon carbide particles may be possible.
이하 실시예 및 비교예에 따른 탄화규소 과립체의 제조방법을 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실시예들은 본 발명을 좀더 상세하게 설명하기 위하여 예시로 제시한 것에 불과하며 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the method of preparing silicon carbide granules according to Examples and Comparative Examples. These examples are merely presented to illustrate the invention in more detail, but the present invention is not limited to these embodiments.
실시예Example 1 One
합성된 고순도의 탄화규소 분말, 액상 페놀수지 및 이소프로필알코올(IPA)를 24시간 동안 혼합하였다. 이때, 탄화규소 분말의 순도는 5N7이고, 액상 페놀수지는 400g, 이소프로필알코올은 1L의 비율로 우레탄 재질의 혼합 장치의 챔버에 투입되어 혼합하였다. 또한, 상기 챔버의 하부 외부면에 바이브래이터를 결합되었다.The synthesized high purity silicon carbide powder, liquid phenolic resin and isopropyl alcohol (IPA) were mixed for 24 hours. At this time, the purity of the silicon carbide powder is 5N7, the liquid phenol resin 400g, isopropyl alcohol was introduced into the chamber of the mixing device of the urethane material at a ratio of 1L and mixed. Also, a vibrator was coupled to the lower outer surface of the chamber.
상기 혼합된 탄화규소 슬러리를 스프레이 드라이로 건조하여 탄화규소 과립체를 제조하였다. 이때, 교반기(stirrer)의 속도는 100rpm, 스프레이 드라이의 입구의 온도는 100℃, 출구의 온도는 60℃이고, 분무기(atomizer)의 속도는 8000rpm, 원료 공급 속도는 20rpm이었다.The mixed silicon carbide slurry was dried by spray drying to produce silicon carbide granules. At this time, the speed of the stirrer was 100 rpm, the temperature of the inlet of the spray dry was 100 ° C., the temperature of the outlet was 60 ° C., the speed of the atomizer was 8000 rpm, and the raw material supply speed was 20 rpm.
비교예Comparative example 1 One
상기 혼합 장치의 챔버 재질이 스테인리스(SUS)이고, 바이브래이터를 포함하지 않았다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탄화 규소를 과립체를 제조하였다. Silicon carbide granules were prepared in the same manner as in Example 1 except that the chamber material of the mixing device was stainless (SUS) and did not include a vibrator.
실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 탄화규소 과립체를 주사전자현미경(SEM) 및 분말입도분석기(PSA)를 통해 과립체의 형상, 순도, 입도 및 입도 분포를 측정하였다. 이 결과를 아래 표 1에 나타내었다.The silicon carbide granules prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 were measured using a scanning electron microscope (SEM) and a powder particle size analyzer (PSA) to determine the shape, purity, particle size, and particle size distribution of the granules. The results are shown in Table 1 below.
도 7 및 도 8은 비교예 1에 따라서 제조된 탄화규소 과립체의 형상, 입도 및 입도 분포를 측정한 사진 및 그래프이며, 도 9 및 도 10은 실시예 1에 따라서 제조된 탄화규소 과립체의 형상, 입도 및 입도 분포를 측정한 사진 및 그래프이다.7 and 8 are photographs and graphs measuring the shape, particle size, and particle size distribution of the silicon carbide granules prepared according to Comparative Example 1, and FIGS. 9 and 10 are views of the silicon carbide granules prepared according to Example 1; It is a photograph and a graph which measured shape, particle size, and particle size distribution.
도 7 내지 도 10 및 표 1을 참조하면, 실시예 1에 따라서 제조된 탄화규소 과립체는 비교예 1에 따라서 제조된 탄화규소 과립체에 비해 입도 분포가 균일하고, 또한, 순도가 더 높은 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 7 to 10 and Table 1, the silicon carbide granules prepared according to Example 1 had a uniform particle size distribution and higher purity than the silicon carbide granules prepared according to Comparative Example 1. Able to know.
특히, 실시예 1에 의해 제조되는 탄화규소 과립체는 순도의 변화가 거의 없이 탄화규소 과립체를 제조하는 것을 알 수 있다. 반면에, 제조예 1에 의해 제조되는 탄화규소 과립체는 상기 챔버의 스테인리스가 불순물로 작용하여 최종적인 과립체의 순도가 낮아지는 것을 알 수 있다.In particular, it can be seen that the silicon carbide granules prepared in Example 1 produce silicon carbide granules with little change in purity. On the other hand, in the silicon carbide granules produced by Preparation Example 1, it can be seen that the stainless steel of the chamber acts as an impurity to lower the final granularity.
또한, 표 1 및 도 10을 참조하면, 상기 제조 방법에 의해 제조되는 탄화규소 과립체는 순도가 3N 이상이고, 평균 입경(D50)이 60㎛ 내지 100㎛ 인 탄화규소 입자를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 탄화규소 과립체는 3N 내지 4N의 순도를 가지는 탄화규소 입자를 포함할 수 있다. In addition, referring to Table 1 and Figure 10, the silicon carbide granules produced by the production method may include silicon carbide particles having a purity of 3N or more and an average particle diameter (D50) of 60㎛ to 100㎛. Preferably, the silicon carbide granules may comprise silicon carbide particles having a purity of 3N to 4N.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The features, structures, effects and the like described in the foregoing embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to one embodiment. In addition, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
Claims (14)
상기 챔버 내의 원료를 혼합하는 혼합 부재; 및
상기 챔버에 결합되는 진동 부재를 포함하는 혼합 장치.A chamber containing the raw material;
A mixing member for mixing the raw materials in the chamber; And
And a vibrating member coupled to the chamber.
상기 챔버는 우레탄 또는 테프론을 포함하는 혼합 장치.The method of claim 1,
Said chamber comprising urethane or teflon.
상기 챔버는 내벽 및 외벽을 포함하고,
상기 챔버의 내벽은 우레탄 또는 테프론을 포함하는 혼합 장치.The method of claim 1,
The chamber includes an inner wall and an outer wall,
The inner wall of the chamber includes a urethane or teflon.
상기 혼합 부재는 우레탄 또는 테프론을 포함하는 혼합 장치.The method of claim 1,
The mixing member includes a urethane or teflon.
상기 진동 부재는 상기 챔버의 외부의 하부 면에 결합되고,
상기 진동 부재는 바이브래이터(vibrator)을 포함하는 혼합 장치.The method of claim 1,
The vibration member is coupled to a lower surface of the outside of the chamber,
The vibrating member includes a vibrator.
상기 챔버 내에는 체(sieve)가 배치하고,
상기 체는 100 mesh 내지 200 mesh를 가지는 혼합 장치. The method of claim 1,
A sieve is disposed in the chamber,
The sieve is 100 mesh to 200 mesh mixing device.
상기 혼합 부재는 상기 체를 관통하여 상기 챔버 내에 배치되는 혼합 장치.The method according to claim 6,
The mixing element is disposed in the chamber through the sieve.
상기 원료는 탄화규소를 포함하는 혼합 장치.The method of claim 1,
The raw material is a mixing device containing silicon carbide.
상기 원료를 혼합 장치의 챔버에 투입하는 단계;
상기 원료를 혼합하는 단계; 및
상기 혼합된 원료를 건조시키는 단계를 포함하고,
상기 챔버는 우레탄 또는 테프론을 포함하는 탄화규소 과립체 제조 방법.Preparing a raw material;
Injecting the raw material into a chamber of a mixing device;
Mixing the raw materials; And
Drying the mixed raw materials,
The chamber is a method for producing silicon carbide granules comprising urethane or teflon.
상기 혼합하는 단계는 상기 혼합 장치를 진동하는 단계를 포함하고,
상기 진동은 바이브레이터(bibrator)를 포함하는 진동 부재에 의해 진동되는 탄화규소 과립체 제조 방법.The method of claim 9,
The mixing step includes vibrating the mixing device,
Wherein said vibration is vibrated by a vibrating member including a vibrator.
상기 혼합 장치는 우레탄 또는 테프론을 포함하는 탄화규소 과립체 제조 방법.The method of claim 9,
The mixing device is a method for producing silicon carbide granules comprising urethane or teflon.
상기 혼합 장치는 내벽 및 외벽을 포함하고,
상기 내벽은 우레탄 또는 테프론을 포함하는 탄화규소 과립체 제조 방법.The method of claim 9,
The mixing device includes an inner wall and an outer wall,
The inner wall is a method for producing silicon carbide granules comprising urethane or teflon.
상기 원료는 탄화규소를 포함하는 탄화규소 과립체 제조 방법.The method of claim 9,
The raw material is a silicon carbide granule manufacturing method comprising silicon carbide.
평균 입경(D50)은 60㎛ 내지 100㎛ 인 탄화규소 입자를 포함하는 탄화규소 과립체.Purity is 3N-4N,
Silicon carbide granules comprising silicon carbide particles having an average particle diameter (D50) of 60 μm to 100 μm.
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---|---|---|---|
KR1020110132358A KR20130065479A (en) | 2011-12-09 | 2011-12-09 | Mixture apparatus, silicon carbide granule and fabricating method of silicon carbide granule |
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KR101627371B1 (en) * | 2015-02-24 | 2016-06-07 | 한국과학기술연구원 | Preparing method of size-controlled silicon carbide powder |
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- 2011-12-09 KR KR1020110132358A patent/KR20130065479A/en not_active Application Discontinuation
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