Flangia in vetro di quarzo trasparente personalizzata con elevata resistenza alle alte temperature per il settore dei semiconduttori

Processo produttivo delle flange in quarzo:

• Selezione della materia prima: vengono scelti cristalli di quarzo naturali ad alta purezza o sabbia di silice sintetica come materiale di partenza. Il contenuto di silice supera tipicamente il 99,9% per garantire proprietà superiori.
• Fusione: la materia prima viene riscaldata a temperature estremamente elevate (superiori a 1700 °°C) in un forno sotto vuoto o in atmosfera inerte (spesso un forno a resistenza elettrica o a induzione) per farla fondere in una massa vischiosa di quarzo fuso priva di bolle.
• Formatura: il quarzo fuso viene quindi modellato in flange utilizzando uno tra diversi metodi:

• Stampaggio: versamento in stampi di grafite o ceramica di precisione.
• Fusione centrifuga: rotazione dello stampo per formare forme cilindriche cave, successivamente lavorate meccanicamente.
• Pressatura a caldo/Finitura: Forgiatura della barra di quarzo riscaldata sotto pressione per la densificazione e la formatura in forma quasi definitiva.

• Tempra controllata (annealing): Le flange formate subiscono un processo controllato di raffreddamento lento in un forno di tempra. Questo riduce le tensioni termiche interne, prevenendo crepe e garantendo stabilità strutturale.
• Lavorazione di precisione: Le barre ricotte sono lavorate meticolosamente utilizzando utensili rivestiti in diamante. Questo include rettifica, taglio, foratura e lucidatura per ottenere le dimensioni finali, la finitura superficiale (spesso di grado ottico), planarità e superfici di tenuta precise (ad es. Ra < 0,4 μ m).
• Pulizia e ispezione qualitativa: Una pulizia rigorosa (ad es. ad ultrasuoni, con acidi) rimuove i contaminanti. Ogni flangia viene ispezionata per verificarne le dimensioni, eventuali difetti visivi (bolle, inclusioni) e le proprietà ottiche. Metodi avanzati come l'interferometria laser verificano planarità e parallelismo.

Vantaggi delle flange in quarzo:

• Eccellente stabilità termica: Coefficiente estremamente basso di dilatazione termica (~5,5 x 10 ⁻⁷ /K) li rende altamente resistenti agli shock termici. Possono sopportare riscaldamento e raffreddamento rapidi da 1000 °°C alla temperatura ambiente senza creparsi.
• Resistenza ad Alta Temperatura: Può funzionare continuamente a temperature fino a 1100 °°C e brevemente fino a 1300 °°C, mantenendo l'integrità strutturale là dove i metalli si ammorbidirebbero o subirebbero deformazione plastica.
• Elevata Purezza Chimica e Inerzia: Realizzati in SiO di elevata purezza, sono non porosi e altamente resistenti alla corrosione da parte della maggior parte degli acidi, alogeni e sostanze chimiche aggressive (ad eccezione dell'acido fluoridrico e dell'acido fosforico caldo). Ciò previene la contaminazione in processi sensibili. 2 - 2 , sono non porosi e altamente resistenti alla corrosione da parte della maggior parte degli acidi, alogeni e sostanze chimiche aggressive (ad eccezione dell'acido fluoridrico e dell'acido fosforico caldo). Ciò previene la contaminazione in processi sensibili.
• Eccellenti Proprietà Ottiche: Elevata trasparenza su un ampio spettro dal UV al vicino infrarosso. Ciò permette il monitoraggio visivo del processo, la trasmissione UV e l'uso in applicazioni laser.
• Eccellente Isolamento Elettrico: Elevata rigidità dielettrica e bassa conducibilità elettrica anche a temperature elevate, rendendoli ideali per applicazioni nei semiconduttori e nel vuoto.
• Alta resistenza meccanica e rigidità: mentre fragile, fuso  il quarzo ha una elevata resistenza alla compressione e mantiene la sua forma  sotto carico ad alte temperature, a differenza di molti polimeri.
• Compatibilità ultra-alta al vuoto: Permeabilità e velocità di fuoriuscita di gas estremamente basse. Quando sono ben cotti, contribuiscono a raggiungere e mantenere ambienti a vuoto ultra elevato (UHV).
• Lunga durata di vita e stabilità dimensionale: resiste alle intemperie, non si degrada o invecchia in condizioni tipiche e mantiene dimensioni precise nel tempo grazie alla sua stabilità.
• Primario  Applicazioni: fabbricazione di semiconduttori (incisione, diffusione, camere CVD/LPCVD), fibra ottica, ottica di precisione, sistemi laser, attrezzature di laboratorio e analitiche, occhiali da vista ad alta temperatura e illuminazione specializzata (lampadine a scarica ad alta intens

Principali campi di applicazione e usi delle flange di quarzo

I flange in quarzo sono componenti fondamentali in settori ad alta richiesta grazie alla loro combinazione unica di proprietà. Le loro principali applicazioni e usi specifici sono i seguenti:

• Settore dei semiconduttori e della microelettronica

• Uso: Come finestre di osservazione, rivestimenti per camere, ingressi del gas e porte diagnostiche nei dispositivi per la lavorazione delle wafer.
• Attrezzature principali: Etcher a plasma, reattori per deposizione chimica da vapore (CVD) e CVD a bassa pressione (LPCVD), forni di diffusione e impiantatori ionici.
• Motivo: La loro purezza evita contaminazioni delle wafer di silicio e la loro trasparenza permette il monitoraggio in-situ del processo.

• Industrie ottiche e fotoniche

• Uso: Come finestre terminali, alloggiamenti per tubi laser e componenti di montaggio.
• Applicazioni principali: Sistemi laser ad alta potenza, sistemi ottici UV e IR, celle per spettrofotometri e specchi per telescopi astronomici (per substrati con bassa espansione termica).
• Motivo: Eccellente trasmissione da UV a IR e minima distorsione termica sotto luce ad alta intensità.

• Processi chimici ad alta purezza/bassa pressione

• Uso: Come rivestimenti per reattori, vetri di controllo per fluidi corrosivi e componenti di collegamento in impianti pilota.
• Processi chiave: Trattamento di acidi ultrapuri, gas alogenati e prodotti chimici speciali ad alta temperatura.
• Motivo: L'inertezza chimica superiore garantisce la purezza del prodotto e resiste all'attacco di tutti gli acidi, tranne l'acido fluoridrico e l'acido fosforico caldo.

• Illuminazione avanzata

• Uso: Come involucro (bulbo esterno) per lampade a scarica ad alta intensità.
• Prodotti principali: Lampade a vapore di mercurio, lampade a arco allo xenon e lampade per sterilizzazione UV.
• Motivo: Resiste a temperature operative estremamente elevate (>1000 °C) e trasmette efficacemente la luce UV.

• Ricerca scientifica e strumentazione analitica

• Uso: Come finestre per camere a vuoto, portacampioni per forni e componenti in spettrometri di massa.
• Ambienti chiave: Sistemi ad ultra-alto vuoto (UHV), microscopi elettronici e camere di simulazione spaziale.
• Motivo: Degassamento estremamente basso e elevata stabilità dimensionale sotto vuoto e cicli termici.

• Processi industriali specializzati

• Utilizzo: Come oblò protettivi in forni ad alta temperatura (ad esempio, forni per la crescita di cristalli come i tiratori Czochralski) e componenti di flusso nella produzione di preforme per fibre ottiche.
• Motivo: Mantiene la trasparenza e l'integrità durante il funzionamento continuo ad alta temperatura, consentendo il controllo visivo del processo.

  Specificativi tecnici

  Contenuto delle proprietà	Indice delle proprietà
  Densità	2,2×103kg/cm³
  Resistenza	580KHN100
  Resistenza a trazione	4.9×107Pa(N/ ㎡)
  Resistenza alla compressione	>1,1×109Pa
  Coefficiente di espansione termica	5,5×10-7cm/cm°C
  Conduttività termica	1,4 W/m℃
  Calore specifico	670 J/kg℃
  Punto di ammorbidimento	1680℃
  Punto di tempra	1215℃