Персонализиран фланец от прозрачно кварцово стъкло с висока устойчивост на температури за полупроводници

Производствен процес на кварцови фланцове:

• Избор на суровини: Използват се високочисти естествени кварцови кристали или синтетичен пясък от силиций като изходен материал. Съдържанието на силиций обикновено надхвърля 99,9%, за да се осигурят отлични свойства.
• Топене: Суровината се нагрява до изключително висока температура (над 1700 °°C) в пещ при вакуум или инертна атмосфера (често електрическа съпротивна или индукционна пещ), за да се стопи във вискозна, без мехурчета, разтопена кварцова маса.
• Формоване: Разтопеният кварц след това се формира във фланцове, като се използва един от няколко метода:

• Пресоване: Изливане в прецизни графитови или керамични форми.
• Центробежно леене: Завъртане на формата, за да се получат кухи цилиндрични форми, които по-късно се обработват чрез машинна обработка.
• Горещо пресоване/довършителна обработка: Пресоване под налягане на загрята кварцова заготовка за уплътняване и формоване с близки до окончателните размери.

• Отпускане: Фланшите минават през контролиран, бавен процес на охлаждане в пещ за отпускане. Това премахва вътрешното термично напрежение, предотвратява пукнатини и осигурява структурна стабилност.
• Прецизно машинно обработване: Отпуснатите заготовки се обработват внимателно с диамантени покрити инструменти. Включва шлифоване, рязане, пробиване и лапиране за постигане на окончателните размери, повърхностна гладкост (често оптичен клас), равнинност и прецизни уплътнителни повърхности (напр., Ra < 0,4 μ м).
• Почистване и качествен контрол: Строго почистване (напр. ултразвуково, киселинно) премахва замърсители. Всеки фланш се проверява за размери, визуални дефекти (мехури, включвания) и оптични свойства. Напреднали методи като лазерна интерферометрия проверяват равнинност и успоредност.

Предимства на кварцовите фланши:

• Изключителна топлинна стабилност: Изключително нисък коефициент на топлинно разширение (~5,5 x 10 ⁻⁷ /K) ги прави високорезистентни на топлинен шок. Те могат да издържат бързо загряване и охлаждане от 1000 °°C до стайна температура, без да се напукат.
• Топлоустойчивост: Могат да работят непрекъснато при температури до 1100 °°C и кратко време до 1300 °°C, запазвайки структурната си цялостност, докато металите биха се размекнали или деформирали.
• Висока химическа чистота и инертност: Изработени от високочист SiO ₂ , те са непроницаеми и високорезистентни на корозия от повечето киселини, халогени и агресивни химикали (с изключение на флуороводородна киселина и гореща фосфорна киселина). Това предотвратява замърсяване при чувствителни процеси.
• Отлични оптични свойства: Висока прозрачност в широк спектър от ултравиолетовата до близката инфрачервена област. Това позволява визуален мониторинг на процеса, преминаване на УВ лъчи и използване в лазерни приложения.
• Изключителна електроизолация: Висока диелектрична якост и ниска електрическа проводимост дори при повишени температури, което ги прави идеални за полупроводникови и вакуумни приложения.
• Висока механична якост и огъваемост: Въпреки че е крехък, сплавеният  кварц притежава висока якост на натиск и запазва формата си  под товар при високи температури, за разлика от много полимери.
• Съвместимост с ултра-висок вакуум: Изключително ниска пропускливост за газове и скорост на отделяне на газове. При правилно изпечен, допринася за постигане и поддържане на ултра-висок вакуум (UHV) среди.
• Дълъг експлоатационен живот и размерна стабилност: Устойчив на атмосферни влияния, не деградира и не старее при типични условия и запазва точните си размери във времето благодарение на своята стабилност.
• Основен  Приложения: Производство на полупроводници (травлене, дифузия, CVD/LPCVD камери), влакнеста оптика, прецизна оптика, лазерни системи, лабораторно и аналитично оборудване, визуални стъкла за високи температури и специализирани осветителни тела (лампи с високо интензивно разрядване).

Основни области на приложение и употреба на кварцови фланци

Кварцовите фланци са критични компоненти в изискващите индустрии поради тяхното уникално съчетание от свойства. Основните им приложения и специфични употреби са следните:

• Полупроводникова и микроелектронна производство

• Употреба: Като прозорци за наблюдение, облицовки на камери, подаване на газове и диагностични пристанища в оборудване за обработка на силициеви пластини.
• Ключово оборудване: Плазмени етчерии, реактори за химическо осаждане от пара (CVD) и при нисък налягане (LPCVD), дифузионни пещи и йонни имплантиращи устройства.
• Причина: Високата им чистота предотвратява замърсяването на силициевите пластини, а прозрачността им позволява мониторинг на процеса в реално време.

• Оптична и фотонна индустрия

• Употреба: Като крайни прозорци, корпуси на лазерни тръби и монтажни компоненти.
• Ключови приложения: Системи с висока мощност на лазера, UV и IR оптични системи, клетки за спектрофотометри, астрономически телескопни огледала (за подложки с ниско топлинно разширение).
• Причина: Изключителна пропускливост от UV до IR и минимална топлинна деформация при интензивна светлина.

• Химическа обработка при висока чистота/ниско налягане

• Приложение: Като футеровки на реактори, прозорци за наблюдение на корозивни течности и свързващи компоненти в пилотни установки.
• Ключови процеси: Работа с ултраписти киселини, халогенни газове и специални химикали при висока температура.
• Причина: Изключителната химическа инертност осигурява чистота на продукта и устойчивост към въздействието на всички киселини, с изключение на флуороводородната и горещата фосфорна.

• Напреднало осветление

• Приложение: Като обвивка (външен балон) за лампи с високоинтензивно разрядване.
• Ключови продукти: Лампи с ртутни пари, ксенонови дъгови лампи и лампи за УВ стерилизация.
• Причина: издържа изключително високи работни температури (>1000 °C) и предава ултравиолетова светлина ефективно.

• Научни изследвания и аналитично оборудване

• Приложение: Като прозорци за вакуумни камери, държачи на проби в пещи и компоненти в масови спектрометри.
• Ключови среди: системи с изключително висок вакуум (UHV), електронни микроскопи и камери за симулация на космически условия.
• Причина: изключително ниско дегазиране и висока размерна стабилност при вакуум и термично циклиране.

• Специализирани промишлени процеси

• Приложение: като защитни прозорци за наблюдение в пещи с висока температура (например пещи за растеж на кристали като Czochralski pullers) и течими компоненти при производството на заготовки за оптични влакна.
• Причина: запазва прозрачността и цялостта си при непрекъсната работа при висока температура, което позволява визуален контрол на процеса.

  Технически спецификации

  Съдържание на свойства	Индекс на свойствата
  Плътност	2,2×103 kg/cm³
  Сила	580KHN100
  Якост на опън	4.9×107Pa(N/ ㎡)
  Прочност при сжимане	>1,1×109 Pa
  Коэффициент на термично разширение	5,5×10-7 cm/cm℃
  Термична проводимост	1,4 W/м·°C
  Специфична топлина	670 J/кг·°C
  Точка на мекуване	1680℃
  Точка на отапяне	1215℃