Vysoce odolný uchycovací přírubový kroužek z průhledného křemenného skla pro polovodiče

Výrobní proces křemenných přírub:

• Výběr surovin: Jako výchozí materiál se používají křemenné krystaly vysoké čistoty nebo syntetický křemičitý písek. Obsah křemíku obvykle přesahuje 99,9 %, aby byly zajištěny vynikající vlastnosti.
• Tavení: Surovina se zahřívá na velmi vysokou teplotu (nad 1700 °°C) ve vakuu nebo ve formě inertní atmosféry (často elektrická odporová nebo indukční pec), aby se roztavila na viskózní, bezbublinovou taveninu křemene.
• Formování: Rovněž se tvaruje do podoby přírub jednou z několika metod:

• Lití do forem: Nalévání do přesných grafických nebo keramických forem.
• Odlévání odstředivou silou: Otáčení formy pro vytvoření dutých válcových tvarů, které jsou později opracovány.
• Horké lisování/dokončování: Tváření zahřívané křemenné polotovaru za tepla pod tlakem za účelem zhutnění a vytvoření tvaru blízkého konečnému rozměru.

• Žíhání: Vyrobené příruby procházejí řízeným, pomalým chladicím procesem ve žíhací peci. Tím se odstraní vnitřní tepelné napětí, zabrání se praskání a zajišťuje se strukturální stabilita.
• Precizní obrábění: Žíhané polotovary jsou pečlivě obráběny pomocí diamantových nástrojů. Zahrnuje to broušení, řezání, vrtání a leštění za účelem dosažení finálních rozměrů, povrchové úpravy (často optická třída), rovinnosti a přesných těsnicích ploch (např. Ra < 0,4 μ m).
• Čištění a kontrola kvality: Důkladné čištění (např. ultrazvukové, kyselinové) odstraňuje nečistoty. Každá příruba je kontrolována na rozměry, vizuální vady (bubliny, vměstky) a optické vlastnosti. Pokročilé metody jako laserová interferometrie ověřují rovinnost a rovnoběžnost.

Výhody křemenných přírub:

• Vynikající tepelná stabilita: Extrémně nízký koeficient teplotní roztažnosti (~5,5 x 10 ⁻⁷ /K) je činí vysoce odolné vůči tepelnému šoku. Odolají rychlému ohřevu a chlazení z 1000 °C na pokojovou teplotu bez praskání.
• Odolnost proti vysokým teplotám: Mohou být provozovány nepřetržitě při teplotách až do 1100 °C a krátkodobě až do 1300 °C, přičemž zachovávají strukturální integritu tam, kde by kovy změkly nebo se deformovaly za horka.
• Vynikající chemická čistota a inertnost: Vyrobena z křemičitanu o vysoké čistotě SiO ₂ , jsou nepropustná a vysoce odolná vůči korozi většinou kyselin, halogenům a agresivním chemikáliím (s výjimkou kyseliny fluorovodíkové a horké kyseliny fosforečné). To zabraňuje kontaminaci citlivých procesů.
• Vynikající optické vlastnosti: Vysoká průhlednost v širokém spektru od UV až po blízké infračervené záření. To umožňuje vizuální kontrolu procesů, přenos UV záření a použití v laserových aplikacích.
• Vynikající elektrická izolace: Vysoká dielektrická pevnost a nízká elektrická vodivost i při zvýšených teplotách, což je činí ideálními pro polovodičové a vakuové aplikace.
• Vysoká mechanická pevnost a tuhost: I když je křehký, má tavený  křemen vysokou tlakovou pevnost a udržuje svůj tvar  při zatížení za vysokých teplot, na rozdíl od mnoha polymerů.
• Kompatibilita s ultra vysokým vakuem: Extrémně nízká propustnost pro plyny a míra výparů. Při správném vyhřívání přispívají k dosažení a udržení ultra vysokého vakua (UHV).
• Dlouhá životnost a rozměrová stabilita: Odolný proti povětrnostním vlivům, nezhoršuje se ani nestárne za běžných podmínek a díky své stabilitě udržuje přesné rozměry v čase.
• Hlavní  Aplikace: Výroba polovodičů (broušení, difuze, CVD/LPCVD komory), optická vlákna, přesná optika, laserové systémy, laboratorní a analytické přístroje, průhledová okénka pro vysoké teploty a speciální osvětlení (výbojky s vysokým výkonem).

Hlavní oblasti a použití křemenných přírub

Křemenné příruby jsou klíčové součásti v náročných odvětvích díky jejich jedinečné kombinaci vlastností. Jejich hlavní aplikace a konkrétní použití jsou následující:

• Výroba polovodičů a mikroelektroniky

• Použití: Jako kontrolní okénka, vnitřní obložení komor, přívody plynů a diagnostické připojení ve vybavení pro zpracování waferů.
• Klíčové zařízení: Plazmové leptátka, reaktory pro chemickou depozici z plynné fáze (CVD) a nízkotlakou CVD (LPCVD), difuzní pece a iontové implantátory.
• Důvod: Jejich čistota zabraňuje kontaminaci křemíkových waferů a jejich průhlednost umožňuje monitorování procesu v reálném čase.

• Optický a fotonický průmysl

• Použití: Jako koncová okénka, pouzdra laserových trubic a upevňovací součásti.
• Klíčové aplikace: Silné laserové systémy, UV a IR optické systémy, kyvety pro spektrofotometry a zrcadla astronomických dalekohledů (pro podklady s nízkou tepelnou roztažností).
• Důvod: Vynikající propustnost v rozsahu od UV po IR a minimální tepelná deformace při intenzivním osvětlení.

• Zpracování chemikálií za vysoké čistoty/nízkého tlaku

• Použití: Jako vnitřní obložení reaktorů, průhledová skla pro agresivní kapaliny a spojovací komponenty v zkušebních zařízeních.
• Klíčové procesy: Zpracování ultraryzích kyselin, halogenových plynů a speciálních chemikálií při vysokých teplotách.
• Důvod: Vynikající chemická inertnost zajišťuje čistotu produktu a odolnost vůči útoku všech kyselin s výjimkou kyseliny fluorovodíkové a horké kyseliny fosforečné.

• Pokročilé osvětlení

• Použití: Jako baňka (vnější žárovka) pro výbojky s vysokým světelným výkonem.
• Klíčové produkty: Výbojky rtutí, xenonové obloukové lampy a UV sterilizační lampy.
• Důvod: Odolává extrémně vysokým provozním teplotám (>1000 °C) a efektivně propouští UV světlo.

• Vědecký výzkum a analytické přístroje

• Použití: Jako okna pro vakuové komory, držáky vzorků v pecích a komponenty v hmotnostních spektrometrech.
• Klíčová prostředí: Systémy ultra vysokého vakua (UHV), elektronové mikroskopy a komory pro simulaci vesmírného prostředí.
• Důvod: Extrémně nízké vývěvy a vysoká rozměrová stabilita ve vakuu a při tepelných cyklech.

• Specializované průmyslové procesy

• Použití: Jako ochranná okénka v pecích s vysokou teplotou (např. pece pro růst krystalů, jako jsou Czochralského taženky) a tokové komponenty v výrobě předvalků pro optická vlákna.
• Důvod: Zachovává průhlednost a integritu při nepřetržitém provozu za vysokých teplot, umožňuje vizuální kontrolu procesu.

  Technické specifikace

  Vlastnosti	Index vlastností
  Hustota	2,2×103kg/cm³
  Pevnost	580KHN100
  Pevnost v tahu	4.9×107Pa(N/ ㎡)
  Síla stlačení	>1,1×109Pa
  Koeficient tepelné roztažnosti	5,5×10-7cm/cm℃
  Tepelná vodivost	1,4 W/m℃
  Specifické teplo	670 J/kg℃
  Teplota měknutí	1680℃
  Teplota odstředování	1215℃