פרוסות קוורץ SiO₂ פרוסות קוורץ SiO₂ MEMS טמפרטורה 2 אינץ' 3 אינץ' 4 אינץ' 6 אינץ' 8 אינץ' 12 אינץ'
תרשים מפורט
מָבוֹא
פרוסות קוורץ ממלאות תפקיד חיוני בקידום תעשיות האלקטרוניקה, המוליכים למחצה והאופטיקה. פרוסות קוורץ, הנמצאות בסמארטפונים המנחים את ה-GPS שלכם, משובצות בתחנות בסיס בתדר גבוה המפעילות רשתות 5G, ומשולבות בכלים לייצור שבבים מהדור הבא, הן חיוניות. מצעים בעלי טוהר גבוה אלה מאפשרים חדשנות בכל דבר, החל ממחשוב קוונטי ועד פוטוניקה מתקדמת. למרות היותן נגזר מאחד המינרלים הנפוצים ביותר בכדור הארץ, פרוסות קוורץ מהונדסות בסטנדרטים יוצאי דופן של דיוק וביצועים.
מהם פרוסות קוורץ
פרוסות קוורץ הן דיסקיות דקות ועגולות הנוצרות מגביש קוורץ סינתטי טהור במיוחד. פרוסות קוורץ, הזמינות בקטרים סטנדרטיים הנעים בין 2 ל-12 אינץ', נעות בדרך כלל בעובי של 0.5 מ"מ עד 6 מ"מ. בניגוד לקוורץ טבעי, היוצר גבישים פריזמטיים לא סדירים, קוורץ סינתטי גדל בתנאי מעבדה מבוקרים בקפידה, ויוצרות מבני גביש אחידים.
הגבישיות הטבועה של פרוסות קוורץ מספקת עמידות כימית, שקיפות אופטית ויציבות שאין שני לה תחת טמפרטורה גבוהה ועומס מכני. תכונות אלו הופכות את פרוסות הקוורץ למרכיב יסודי עבור התקנים מדויקים המשמשים בהעברת נתונים, חישה, חישוב וטכנולוגיות מבוססות לייזר.
מפרט פרוסות קוורץ
| סוג קוורץ | 4 | 6 | 8 | 12 |
|---|---|---|---|---|
| גוֹדֶל | ||||
| קוטר (אינץ') | 4 | 6 | 8 | 12 |
| עובי (מ"מ) | 0.05–2 | 0.25–5 | 0.3–5 | 0.4–5 |
| סובלנות קוטר (אינץ') | ±0.1 | ±0.1 | ±0.1 | ±0.1 |
| סובלנות עובי (מ"מ) | ניתן להתאמה אישית | ניתן להתאמה אישית | ניתן להתאמה אישית | ניתן להתאמה אישית |
| תכונות אופטיות | ||||
| מקדם שבירה @365 ננומטר | 1.474698 | 1.474698 | 1.474698 | 1.474698 |
| מקדם שבירה @546.1 ננומטר | 1.460243 | 1.460243 | 1.460243 | 1.460243 |
| מקדם שבירה @ 1014 ננומטר | 1.450423 | 1.450423 | 1.450423 | 1.450423 |
| העברה פנימית (1250–1650 ננומטר) | >99.9% | >99.9% | >99.9% | >99.9% |
| העברה כוללת (1250–1650 ננומטר) | >92% | >92% | >92% | >92% |
| איכות עיבוד שבבי | ||||
| TTV (וריאציה כוללת של עובי, מיקרומטר) | <3 | <3 | <3 | <3 |
| שטוחות (מיקרומטר) | ≤15 | ≤15 | ≤15 | ≤15 |
| חספוס פני השטח (ננומטר) | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| קשת (מיקרומטר) | <5 | <5 | <5 | <5 |
| תכונות פיזיקליות | ||||
| צפיפות (גרם/סמ"ק) | 2.20 | 2.20 | 2.20 | 2.20 |
| מודול יאנג (GPa) | 74.20 | 74.20 | 74.20 | 74.20 |
| קשיות מוס | 6–7 | 6–7 | 6–7 | 6–7 |
| מודול גזירה (GPa) | 31.22 | 31.22 | 31.22 | 31.22 |
| יחס פואסון | 0.17 | 0.17 | 0.17 | 0.17 |
| חוזק דחיסה (GPa) | 1.13 | 1.13 | 1.13 | 1.13 |
| חוזק מתיחה (MPa) | 49 | 49 | 49 | 49 |
| קבוע דיאלקטרי (1 מגהרץ) | 3.75 | 3.75 | 3.75 | 3.75 |
| תכונות תרמיות | ||||
| נקודת מאמץ (10¹⁴.⁵ פסקל לשנייה) | 1000 מעלות צלזיוס | 1000 מעלות צלזיוס | 1000 מעלות צלזיוס | 1000 מעלות צלזיוס |
| נקודת חישול (10¹³ פסקל לשנייה) | 1160 מעלות צלזיוס | 1160 מעלות צלזיוס | 1160 מעלות צלזיוס | 1160 מעלות צלזיוס |
| נקודת ריכוך (10⁷.⁶ פסקל לשנייה) | 1620 מעלות צלזיוס | 1620 מעלות צלזיוס | 1620 מעלות צלזיוס | 1620 מעלות צלזיוס |
יישומים של פרוסות קוורץ
פרוסות קוורץ מתוכננות בהתאמה אישית כדי לענות על יישומים תובעניים בתעשיות שונות, כולל:
אלקטרוניקה ומכשירי RF
- פרוסות קוורץ הן הליבה של מהודים ומתנדים של גבישי קוורץ המספקים אותות שעון עבור טלפונים חכמים, יחידות GPS, מחשבים והתקני תקשורת אלחוטיים.
- ההתפשטות התרמית הנמוכה שלהם וגורם ה-Q הגבוה שלהם הופכים פרוסות קוורץ למושלמות עבור מעגלי תזמון בעלי יציבות גבוהה ומסנני RF.
אופטואלקטרוניקה והדמיה
- פרוסות קוורץ מציעות העברה מעולה של קרינת UV ואינפרא אדום, מה שהופך אותן לאידיאליות עבור עדשות אופטיות, מפצלי קרן, חלונות לייזר וגלאים.
- עמידותם לקרינה מאפשרת שימוש בפיזיקה של אנרגיה גבוהה ובמכשירי חלל.
מוליכים למחצה ו-MEMS
- פרוסות קוורץ משמשות כמצעים למעגלי מוליכים למחצה בתדר גבוה, במיוחד ביישומי GaN ו-RF.
- במערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות (MEMS), פרוסות קוורץ ממירות אותות מכניים לאותות חשמליים באמצעות האפקט הפיאזואלקטרי, מה שמאפשר חיישנים כמו גירוסקופים ומדי תאוצה.
ייצור ומעבדות מתקדמות
- פרוסות קוורץ בעלות טוהר גבוה נמצאות בשימוש נרחב במעבדות כימיות, ביו-רפואיות ופוטוניות עבור תאים אופטיים, קובטות UV וטיפול בדגימות בטמפרטורה גבוהה.
- התאימות שלהם לסביבות קיצוניות הופכת אותם למתאימים לתאי פלזמה וכלי שיקוע.
כיצד מייצרים פרוסות קוורץ
ישנם שני מסלולי ייצור עיקריים עבור פרוסות קוורץ:
פרוסות קוורץ התמזגו
פרוסות קוורץ מותכות מיוצרות על ידי המסת גרגירי קוורץ טבעיים לתוך זכוכית אמורפית, ולאחר מכן חיתוך וליטוש של הבלוק המוצק לפרוסות דקות. פרוסות קוורץ אלו מציעות:
- שקיפות UV יוצאת דופן
- טווח פעולה תרמי רחב (>1100°C)
- עמידות מעולה בפני זעזועים תרמיים
הם אידיאליים עבור ציוד ליתוגרפיה, תנורים בטמפרטורה גבוהה וחלונות אופטיים, אך אינם מתאימים ליישומים פיזואלקטריים עקב חוסר סדר גבישי.
פרוסות קוורץ מתורבתות
פרוסות קוורץ מתורבתות מגודלות באופן סינתטי כדי לייצר גבישים ללא פגמים עם כיוון סריג מדויק. פרוסות אלו מתוכננות עבור יישומים הדורשים:
- זוויות חיתוך מדויקות (חיתוך X, Y, Z, חיתוך AT וכו')
- מתנדי תדר גבוה ומסנני SAW
- מקטבים אופטיים והתקני MEMS מתקדמים
תהליך הייצור כולל גידול זרעים באוטוקלאבים, ולאחר מכן חיתוך, כיוון, חישול וליטוש.
ספקי פרוסות קוורץ מובילים
ספקים גלובליים המתמחים בפרוסות קוורץ מדויקות כוללים:
- הראוס(גרמניה) – קוורץ התמזג וסינתטי
- שין-אטסו קוורץ(יפן) – פתרונות ופלים בעלי טוהר גבוה
- WaferPro(ארה"ב) – פרוסות קוורץ וסובסטרטים בקוטר רחב
- קורת' קריסטל(גרמניה) – פרוסות גביש סינתטיות
התפקיד המתפתח של פרוסות קוורץ
פרוסות קוורץ ממשיכות להתפתח כמרכיבים חיוניים בנופים טכנולוגיים מתפתחים:
- הַזעָרָה– פרוסות קוורץ מיוצרות עם סבילות צפופות יותר לשילוב התקנים קומפקטיים.
- אלקטרוניקה בתדר גבוה יותרעיצובים חדשים של פרוסות קוורץ נכנסים לתחומי גלים mmWave ו-THz עבור 6G ומכ"ם.
- חישה מהדור הבא– החל מכלי רכב אוטונומיים ועד ל-IoT תעשייתי, חיישנים מבוססי קוורץ הופכים חיוניים יותר ויותר.
שאלות נפוצות על פרוסות קוורץ
1. מהי פרוסת קוורץ?
פרוסת קוורץ היא דיסק דק ושטוח העשויה מסיליקון דו-חמצני גבישי (SiO₂), המיוצרת בדרך כלל בגדלים סטנדרטיים של מוליכים למחצה (למשל, 2", 3", 4", 6", 8", או 12"). פרוסת קוורץ, הידועה בטוהר הגבוה שלה, ביציבות התרמית ובשקיפות האופטית, משמשת כמצע או נשא ביישומים שונים בדיוק גבוה כגון ייצור מוליכים למחצה, התקני MEMS, מערכות אופטיות ותהליכי ואקום.
2. מה ההבדל בין קוורץ לסיליקה ג'ל?
קוורץ הוא צורה מוצקה גבישית של סיליקון דיאוקסיד (SiO₂), בעוד שסיליקה ג'ל היא צורה אמורפית ונקבובית של SiO₂, המשמשת בדרך כלל כחומר יובש לספיגת לחות.
- קוורץ הוא קשה, שקוף, ומשמש ביישומים אלקטרוניים, אופטיים ותעשייתיים.
- סיליקה ג'ל מופיע כגרגירים או חרוזים קטנים ומשמש בעיקר לבקרת לחות באריזה, אלקטרוניקה ואחסון.
3. למה משמשים גבישי קוורץ?
גבישי קוורץ נמצאים בשימוש נרחב באלקטרוניקה ואופטיקה בשל תכונותיהם הפיזואלקטריות (הם מייצרים מטען חשמלי תחת לחץ מכני). יישומים נפוצים כוללים:
- מתנדים ובקרת תדר(למשל, שעוני קוורץ, שעונים, מיקרו-בקרים)
- רכיבים אופטיים(למשל, עדשות, לוחות גל, חלונות)
- רזונטורים ומסנניםבמכשירי RF ותקשורת
- חיישניםעבור לחץ, תאוצה או כוח
- ייצור מוליכים למחצהכמצעים או חלונות תהליך
4. מדוע משתמשים בקוורץ במיקרו-שבבים?
קוורץ משמש ביישומים הקשורים לשבבים משום שהוא מציע:
- יציבות תרמיתבמהלך תהליכים בטמפרטורה גבוהה כמו דיפוזיה וחישול
- בידוד חשמליבשל תכונותיו הדיאלקטריות
- עמידות כימיתלחומצות וממסים המשמשים בייצור מוליכים למחצה
- דיוק ממדיוהתפשטות תרמית נמוכה ליישור ליתוגרפיה אמין
- בעוד שקוורץ עצמו אינו משמש כחומר מוליך למחצה פעיל (כמו סיליקון), הוא ממלא תפקיד תומך חיוני בסביבת הייצור - במיוחד בתנורים, תאים ומצעים של פוטומסכות.
אודותינו
XKH מתמחה בפיתוח, ייצור ומכירה של זכוכית אופטית מיוחדת וחומרי קריסטל חדשים בטכנולוגיה מתקדמת. המוצרים שלנו משמשים לאלקטרוניקה אופטית, מוצרי אלקטרוניקה צרכנית ולצבא. אנו מציעים רכיבים אופטיים מספיר, כיסויי עדשות לטלפונים ניידים, קרמיקה, LT, סיליקון קרביד SIC, קוורץ ופלים גבישיים מוליכים למחצה. עם מומחיות מיומנת וציוד חדשני, אנו מצטיינים בעיבוד מוצרים לא סטנדרטי, ושואפים להיות מפעל היי-טק מוביל בתחום החומרים האופטואלקטרוניים.
