Kvartsiliuskaleiden valmistusprosessi:
- Raaka-aineen valinta: Lähtöaineeksi valitaan korkeapuhdasta luonnonkvartsikristalleja tai synteettistä piidioksidihiekkaa. Piidioksidipitoisuuden tulee ylittää tyypillisesti 99,9 % varmistaaksemme erinomaiset ominaisuudet.
- Sulatus: Raaka-aine lämmitetään erittäin korkeaan lämpötilaan (yli 1700 °C) tyhjiössä tai inertissä kaasussa toimivassa uunissa (usein sähkövastus- tai induktiouuni), jossa se sulaa viskoosiksi, kuplimattomaksi sulaneeksi kvartiksiksi.
- Muovaus: Sulanut kvartsimuovataan liuskaleiksi usealla eri menetelmällä:
- Valumuovaus: Valutaan tarkkuusmuotteihin, jotka on tehty grafiitista tai kermamiikasta.
- Sentrifugivalu: Muotti pyöritetään muodostaakseen onttoja sylinterimäisiä muotoja, jotka koneoidaan myöhemmin.
- Kuumentamalla puristus/pintakäsittely: Kuumennettua kvartsia puristetaan paineen alaisena tiivistymiseksi ja melkein lopulliseen muotoon saattamiseksi.
- Jännitysvapautushehkutus: Muodostetut liittimet käyvät läpi ohjatun, hitaan jäähtymisprosessin hehkutusuunissa. Tämä poistaa sisäisen lämpöjännityksen, estää halkeamisen ja takaa rakenteellisen stabiiliuden.
- Tarkkakoneistus: Hehkutetut työkappaleet koneistetaan huolellisesti timanttipäällysteisillä työkaluilla. Tähän kuuluu hionta, leikkaus, poraus ja hiominen, jotta saavutetaan lopulliset mitat, pinnankarkeus (usein optiseen luokkaan sopiva), tasomaisuus ja tarkat tiivisteet (esim. Ra < 0,4 μ m) korjaamiseen.
- Puhdistus ja laaduntarkastus: Karsitaan saasteet tiukalla puhdistuksella (esim. ultraäänipuhdistus, happopuhdistus). Jokaista liitintä tarkastetaan mittojen, näkyvien virheiden (ilmakuplat, epäpuhtaudet) ja optisten ominaisuuksien osalta. Edistyneemmät menetelmät, kuten laserinterferometria, tarkistavat tasomaisuuden ja yhdensuuntaisuuden.
Kvartsiliittimien edut:
- Erinomainen lämpötilavakaus: Erittäin alhainen lämpölaajenemiskerroin (~5,5 x 10 ⁻⁷ /K) tekevät niistä erittäin kestäviä lämpöshokeille. Ne kestävät nopean kuumennuksen ja jäähdytyksen 1000 °C:sta huoneenlämpötilaan halkeamatta.
- Korkean lämpötilan kestävyys: Voidaan käyttää jatkuvasti lämpötiloissa jopa 1100 °C:seen saakka ja lyhyesti jopa 1300 °C:seen asti, säilyttäen rakenteellisen eheyden, jossa metallit pehmenevät tai muuttuvat.
- Erinomainen kemiallinen puhtaus ja reagoimattomuus: Valmistettu korkeapuhdasta SiO:sta ₂ , ne ovat ei-microisia ja erittäin kestäviä useimmille hapoille, hapeille ja aggressiivisille kemikaaleille (paitsi vetyfluoridi- ja kuumalle fosforihapolle). Tämä estää saastumisen herkillä prosesseilla.
- Erinomaiset optiset ominaisuudet: Korkea läpinäkyvyys laajalla aallonpituusalueella UV:sta lähes infrapunaan. Tämä mahdollistaa prosessin visuaalisen seurannan, UV-säteilyn läpäisyn sekä käytön lasersovelluksissa.
- Erinomainen sähköeristys: Korkea dielektrinen lujuus ja alhainen sähkönjohtavuus myös korotetuissa lämpötiloissa, mikä tekee niistä ideaalisen sovelluksen puolijohde- ja tyhjösovelluksiin.
-
Suuri mekaaninen lujuus ja jäykkyys: Vaikka hauras, sulatulla kvartsilla on suuri puristuslujuus ja se säilyttää muotonsa kuormitettaessa korkeissa lämpötiloissa, toisin kuin monet polymeerit.
- Erittäin korkean tyhjiön yhteensopivuus: Erittäin alhainen kaasun läpäisevyys ja desorptioaste. Kun ne on käsitelty oikein, ne edistävät erittäin korkean tyhjiön (UHV) saavuttamista ja ylläpitämistä.
- Pitkä käyttöikä ja mittojen vakaus: Kestää säänvaikutuksia, ei hajoa tai vanhene tyypillisissä olosuhteissa ja säilyttää tarkan mitoituksensa ajan myötä sen stabiilisuuden ansiosta.
-
Ensisijainen Sovellukset: Puolijohdetuotanto (syövytys, diffuusio, CVD/LPCVD-kammiot), kuituoptiikka, tarkkuusoptiikka, lasersysteemit, laboratorio- ja analyysilaitteet, korkealämpötilaiset tarkkailulasit ja erikoisvalaistus (korkean intensiteetin purkauslamput).
Kvartsiliittimien ensisijaiset sovellusalueet ja käytöt
Kvartsiliitännät ovat kriittisiä komponentteja vaativissa teollisuudenaloissa niiden ainutlaatuisen ominaisuusyhdistelmän vuoksi. Niiden tärkeimmät sovellukset ja erityiskäyttötarkoitukset ovat seuraavat:
- Puolijohde- ja mikroelektroniikkateollisuus
- Käyttö: Tarkkailuikkunoina, kammiovuorauksina, kaasun syöttöaukkoina ja diagnostiikkaportteina piirilevyjen käsittelylaitteistoissa.
- Tärkeät laitteet: Plasmaetsauslaitteet, kemialliset haihtumislasitus (CVD) ja alipainecvd-laitteet (LPCVD), diffuusiouunit ja ionitoteuttimet.
- Syy: Niiden puhtaus estää piipiirien saastumisen, ja läpinäkyvyys mahdollistaa prosessin reaaliaikaisen seurannan.
- Optiset ja fotoniiikka-alat
- Käyttö: Päätyikkunoina, laserputkien koteloina ja kiinnityskomponenteina.
- Tärkeät sovellukset: Korkeatehoiset lasersysteemit, UV- ja IR-optiikkajärjestelmät, spektrofotometrisolut ja tähtitieteellisten teleskooppien peilit (matalan terminen laajeneminen huokosmateriaaleille).
- Syy: Poikkeuksellinen läpäisevyys UV-alueelta aina IR-alueelle asti ja vähäinen lämpömuodonmuutos voimakkaiden valonsäteiden alla.
- Korkean puhtaustason/alipaineisten kemikaaliprosessien käsittely
- Käyttö: Reaktorin sisukoina, näkölasina syövyttäville nesteille ja yhdistävinä komponentteina pilottilaitoksissa.
- Keskeiset prosessit: Erityisen puhdasten happojen, halogeenikaasujen ja korkeassa lämpötilassa käytettävien erikoiskemikaalien käsittely.
- Syy: Erinomainen kemiallinen inerttisyys takaa tuotteen puhtauden ja kestää kaikkia haponpitoisuuksia lukuun ottamatta vetyfluoridia ja kuumaa fosforihappoa.
- Käyttö: Korkean tehotyön purkalamppujen koteloina (ulkoputkina).
- Keskeiset tuotteet: Elsiavirtalamput, ksenonkaarialamput ja UV-sterilointilamput.
- Syy: Ke withstand erittäin korkeita käyttölämpötiloja (>1000 °C) ja läpäisee UV-valon tehokkaasti.
- Tieteellinen tutkimus ja analyysikalusto
- Käyttö: Tyhjiökammiojen ikkunoina, uunin näytteenpidikkeinä ja massaspektrometreissa olevina komponentteina.
- Keskeiset ympäristöt: Erittäin korkea tyhjiö (UHV) -järjestelmät, elektronimikroskoopit ja avaruussimulaatiokammiot.
- Syy: Erittäin alhainen kaasunmuodostus ja korkea muodonvakaus tyhjiössä sekä lämpötilan vaihteluiden aikana.
- Erikoistuneet teollisuusprosessit
- Käyttö: Suojapaneelien näkypintoina korkealämpötila-uuneissa (esimerkiksi kiteenkasvatuksessa käytettävissä Czochralski-uuneissa) ja virtauskomponenteissa kuituoptisten esivalmisteiden valmistuksessa.
-
Syy: Säilyttää läpinäkyvyyden ja rakenteellisen eheyden jatkuvassa korkealämpötilakäytössä, mikä mahdollistaa prosessin visuaalisen seurannan.
Tekniset tiedot
Ominaisuudet |
Ominaisuusindeksi |
Tiheys |
2,2×103 kg/cm³ |
Lujuus |
580KHN100 |
Vetolujuus |
4.9×107Pa(N/ ㎡) |
Puristuslujuus |
>1,1×109 Pa |
Lämpölaajenemiskerroin |
5,5×10-7cm/cm℃ |
Lämpöjohtokyky |
1,4W/m℃ |
Erityinen lämpö |
670J/kg℃ |
Peittymispiste |
1680℃ |
Hymytysepiste |
1215℃ |
EN
