SiO₂ Kvartsskiva Kvartsskivor SiO₂ MEMS Temperatur 2″ 3″ 4″ 6″ 8″ 12″
Detaljerat diagram
Introduktion
Kvartsskivor spelar en oumbärlig roll för att utveckla elektronik-, halvledar- och optikindustrin. Kvartsskivor är viktiga, de finns i smartphones som styr din GPS, inbäddade i högfrekventa basstationer som driver 5G-nätverk och integrerade i verktyg som tillverkar nästa generations mikrochips. Dessa högrena substrat möjliggör innovationer inom allt från kvantberäkning till avancerad fotonik. Trots att de härrör från ett av jordens vanligaste mineraler är kvartsskivor konstruerade enligt extraordinära standarder för precision och prestanda.
Vad är kvartsskivor
Kvartsskivor är tunna, cirkulära skivor skapade av ultraren syntetisk kvartskristall. Kvartsskivor finns i standarddiametrar från 5 till 30 cm och varierar vanligtvis i tjocklek från 0,5 mm till 6 mm. Till skillnad från naturlig kvarts, som bildar oregelbundna prismatiska kristaller, odlas syntetisk kvarts under noggrant kontrollerade laboratorieförhållanden, vilket producerar enhetliga kristallstrukturer.
Den inneboende kristalliniteten hos kvartsskivor ger oöverträffad kemisk resistens, optisk transparens och stabilitet under hög temperatur och mekanisk stress. Dessa egenskaper gör kvartsskivor till en grundläggande komponent för precisionsenheter som används inom dataöverföring, avkänning, beräkning och laserbaserade tekniker.
Specifikationer för kvartsskivor
| Kvartstyp | 4 | 6 | 8 | 12 |
|---|---|---|---|---|
| Storlek | ||||
| Diameter (tum) | 4 | 6 | 8 | 12 |
| Tjocklek (mm) | 0,05–2 | 0,25–5 | 0,3–5 | 0,4–5 |
| Diametertolerans (tum) | ±0,1 | ±0,1 | ±0,1 | ±0,1 |
| Tjocklekstolerans (mm) | Anpassningsbar | Anpassningsbar | Anpassningsbar | Anpassningsbar |
| Optiska egenskaper | ||||
| Brytningsindex @365 nm | 1,474698 | 1,474698 | 1,474698 | 1,474698 |
| Brytningsindex @546,1 nm | 1.460243 | 1.460243 | 1.460243 | 1.460243 |
| Brytningsindex @1014 nm | 1.450423 | 1.450423 | 1.450423 | 1.450423 |
| Intern transmittans (1250–1650 nm) | >99,9 % | >99,9 % | >99,9 % | >99,9 % |
| Total transmittans (1250–1650 nm) | >92 % | >92 % | >92 % | >92 % |
| Bearbetningskvalitet | ||||
| TTV (Total tjockleksvariation, µm) | <3 | <3 | <3 | <3 |
| Planhet (µm) | ≤15 | ≤15 | ≤15 | ≤15 |
| Ytjämnhet (nm) | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| Böjning (µm) | <5 | <5 | <5 | <5 |
| Fysiska egenskaper | ||||
| Densitet (g/cm³) | 2,20 | 2,20 | 2,20 | 2,20 |
| Youngs modul (GPa) | 74,20 | 74,20 | 74,20 | 74,20 |
| Mohs hårdhet | 6–7 | 6–7 | 6–7 | 6–7 |
| Skjuvmodul (GPa) | 31.22 | 31.22 | 31.22 | 31.22 |
| Poissons förhållande | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,17 |
| Tryckhållfasthet (GPa) | 1.13 | 1.13 | 1.13 | 1.13 |
| Draghållfasthet (MPa) | 49 | 49 | 49 | 49 |
| Dielektrisk konstant (1 MHz) | 3,75 | 3,75 | 3,75 | 3,75 |
| Termiska egenskaper | ||||
| Töjningspunkt (10¹⁴,⁵ Pa·s) | 1000°C | 1000°C | 1000°C | 1000°C |
| Glödgningspunkt (10¹³ Pa·s) | 1160°C | 1160°C | 1160°C | 1160°C |
| Mjukningspunkt (10⁷,⁶ Pa·s) | 1620°C | 1620°C | 1620°C | 1620°C |
Tillämpningar av kvartsskivor
Kvartsskivor är specialkonstruerade för att möta krävande tillämpningar inom olika branscher, inklusive:
Elektronik och RF-enheter
- Kvartsskivor är kärnan i kvartskristallresonatorer och oscillatorer som tillhandahåller klocksignaler för smartphones, GPS-enheter, datorer och trådlösa kommunikationsenheter.
- Deras låga värmeutvidgning och höga Q-faktor gör kvartswafers perfekta för högstabilitetskretsar och RF-filter.
Optoelektronik och bildbehandling
- Kvartsskivor erbjuder utmärkt UV- och IR-genomsläpplighet, vilket gör dem idealiska för optiska linser, stråldelare, laserfönster och detektorer.
- Deras motståndskraft mot strålning möjliggör användning inom högenergifysik och rymdinstrument.
Halvledare och MEMS
- Kvartsskivor fungerar som substrat för högfrekventa halvledarkretsar, särskilt i GaN- och RF-tillämpningar.
- I MEMS (mikroelektromekaniska system) omvandlar kvartswafers mekaniska signaler till elektriska via den piezoelektriska effekten, vilket möjliggör sensorer som gyroskop och accelerometrar.
Avancerad tillverkning och laboratorier
- Högrena kvartsskivor används ofta i kemiska, biomedicinska och fotoniska laboratorier för optiska celler, UV-kyvetter och hantering av höga temperaturer på prover.
- Deras kompatibilitet med extrema miljöer gör dem lämpliga för plasmakammare och deponeringsverktyg.
Hur kvartsskivor tillverkas
Det finns två primära tillverkningsvägar för kvartsskivor:
Smälta kvartsskivor
Smälta kvartsskivor tillverkas genom att smälta naturliga kvartsgranuler till ett amorft glas, och sedan skiva och polera det solida blocket till tunna skivor. Dessa kvartsskivor erbjuder:
- Exceptionell UV-transparens
- Brett termiskt driftsområde (>1100 °C)
- Utmärkt motståndskraft mot termisk chock
De är idealiska för litografisk utrustning, högtemperaturugnar och optiska fönster men är inte lämpliga för piezoelektriska tillämpningar på grund av bristen på kristallin ordning.
Odlade kvartsskivor
Odlade kvartsskivor odlas syntetiskt för att producera defektfria kristaller med exakt gitterorientering. Dessa skivor är konstruerade för tillämpningar som kräver:
- Exakta skärvinklar (X-, Y-, Z-, AT-skärning, etc.)
- Högfrekventa oscillatorer och SAW-filter
- Optiska polarisatorer och avancerade MEMS-enheter
Produktionsprocessen innefattar sådd tillväxt i autoklaver, följt av skivning, orientering, glödgning och polering.
Ledande leverantörer av kvartsskivor
Globala leverantörer som specialiserar sig på högprecisionskvartsskivor inkluderar:
- Heraeus(Tyskland) – smält och syntetisk kvarts
- Shin-Etsu Quartz(Japan) – högrena waferlösningar
- WaferPro(USA) – kvartsskivor och substrat med bred diameter
- Korth Kristalle(Tyskland) – syntetiska kristallskivor
Kvartsskivornas ständigt växande roll
Kvartsskivor fortsätter att utvecklas som viktiga komponenter i framväxande tekniklandskap:
- Miniatyrisering– Kvartswafers tillverkas med snävare toleranser för kompakt enhetsintegration.
- Högfrekvent elektronik– Nya kvartswaferdesigner pressar in i mmWave- och THz-domänerna för 6G och radar.
- Nästa generations sensorer– Från autonoma fordon till industriell IoT blir kvartsbaserade sensorer allt viktigare.
Vanliga frågor om kvartsskivor
1. Vad är en kvartsskiva?
En kvartsskiva är en tunn, platt skiva tillverkad av kristallin kiseldioxid (SiO₂), vanligtvis tillverkad i standardhalvledarstorlekar (t.ex. 2", 3", 4", 6", 8" eller 12"). Känd för sin höga renhet, termiska stabilitet och optiska transparens, används en kvartsskiva som substrat eller bärare i olika högprecisionstillämpningar såsom halvledartillverkning, MEMS-enheter, optiska system och vakuumprocesser.
2. Vad är skillnaden mellan kvarts och kiselgel?
Kvarts är en kristallin fast form av kiseldioxid (SiO₂), medan kiselgel är en amorf och porös form av SiO₂, som vanligtvis används som torkmedel för att absorbera fukt.
- Kvarts är hårt, transparent och används i elektroniska, optiska och industriella tillämpningar.
- Kiselgel framträder som små pärlor eller granuler och används främst för fuktighetskontroll i förpackningar, elektronik och förvaring.
3. Vad används kvartskristaller till?
Kvartskristaller används ofta inom elektronik och optik på grund av sina piezoelektriska egenskaper (de genererar en elektrisk laddning under mekanisk stress). Vanliga tillämpningar inkluderar:
- Oscillatorer och frekvensreglering(t.ex. kvartsur, klockor, mikrokontroller)
- Optiska komponenter(t.ex. linser, vågplattor, fönster)
- Resonatorer och filteri RF- och kommunikationsenheter
- Sensorerför tryck, acceleration eller kraft
- Halvledartillverkningsom substrat eller processfönster
4. Varför används kvarts i mikrochips?
Kvarts används i mikrochiprelaterade applikationer eftersom det erbjuder:
- Termisk stabilitetunder högtemperaturprocesser som diffusion och glödgning
- Elektrisk isoleringpå grund av dess dielektriska egenskaper
- Kemisk resistenstill syror och lösningsmedel som används vid halvledartillverkning
- Dimensionell precisionoch låg termisk expansion för tillförlitlig litografisk uppriktning
- Även om kvarts i sig inte används som aktivt halvledarmaterial (som kisel), spelar det en viktig stödjande roll i tillverkningsmiljön – särskilt i ugnar, kammare och fotomasksubstrat.
Om oss
XKH specialiserar sig på högteknologisk utveckling, produktion och försäljning av specialoptiska glas och nya kristallmaterial. Våra produkter används inom optisk elektronik, konsumentelektronik och militären. Vi erbjuder optiska safirkomponenter, mobiltelefonlinsskydd, keramik, LT, kiselkarbid SIC, kvarts och halvledarkristallskivor. Med skicklig expertis och den senaste utrustningen utmärker vi oss inom icke-standardiserad produktbearbetning, med målet att vara ett ledande högteknologiskt företag inom optoelektroniska material.
