Vyššie odolný voči vysokým teplotám priehľadný kremeľový sklenený príruby pre polovodiče

Výrobný proces krenných príviek:

• Výber surovín: Ako východiskový materiál sa používajú vysokočisté kremeňové kryštály alebo syntetický kremičitý piesok. Obsah oxidu kremičitého zvyčajne presahuje 99,9 %, aby sa zabezpečili vynikajúce vlastnosti.
• Tavenie: Surový materiál sa zohreje na veľmi vysokú teplotu (nad 1700 °°C) v peci vo vákuovej alebo inertnej atmosfére (často elektrická odporová alebo indukčná pec), čím sa premení na viskóznu, bezbublinovú roztavenú kremeňovú hmotu.
• Formovanie: Roztavená kremeňová hmota sa potom tvaruje do príviek jednou z niekoľkých metód:

• Liatie do foriem: Zalievanie do presných grafitových alebo keramických foriem.
• Odstredivé liatie: Otáčanie formy na vytvorenie dutých valcových tvarov, ktoré sa neskôr opracúvajú.
• Horúce pretláčanie/dokončovanie: Kovanina zahriatych kremeňových polotovarov pod tlakom za účelom zhustenia a tvárnenia do tvaru blízkeho konečnému.

• Žíhanie: Vytvorené príruby prechádzajú kontrolovaným procesom pomalého ochladzovania v žíhacom peci. Tým sa odstránia vnútorné tepelné napätia, čo zabraňuje trhlinám a zaisťuje štrukturálnu stabilitu.
• Precízne obrábanie: Žíhané polotovary sú starostlivo obrábané pomocou nástrojov s diamantovým povrchom. Zahrňuje to brúsenie, rezanie, vŕtanie a leštenie, aby sa dosiahli konečné rozmery, povrchová úprava (často optická trieda), rovinnosť a presné tesniace plochy (napr. Ra < 0,4 μ m).
• Čistenie a kontrola kvality: Dôkladné čistenie (napr. ultrazvukom, kyselinou) odstraňuje nečistoty. Každá príruba sa skontroluje na rozmery, vizuálne chyby (bubliny, inklúzie) a optické vlastnosti. Pokročilé metódy ako laserová interferometria overujú rovinnosť a rovnobežnosť.

Výhody kremeňových prívodov:

• Vynikajúca tepelná stabilita: Extrémne nízky koeficient tepelnej rozťažnosti (~5,5 x 10 ⁻⁷ /K) ich činí vysoce odolnými voči tepelnému šoku. Odolajú rýchlemu zahrievaniu a chladeniu z 1000 °°C na izbovú teplotu bez praskania.
• Odolnosť voči vysokým teplotám: Môžu pracovať nepretržite pri teplotách až do 1100 °°C a krátkodobo až do 1300 °°C, pričom zachovávajú štrukturálnu pevnosť tam, kde by sa kovy zmäkčili alebo deformovali.
• Vynikajúca chemická čistota a inertnosť: Vyrobené z vysokočistého SiO ₂ , sú nepriepustné a vysoce odolné voči korózii väčšinou kyselín, halogénom a agresívnym chemikáliám (s výnimkou kyseliny fluorovodíkovej a horúcej kyseliny fosforečnej). To zabraňuje kontaminácii citlivých procesov.
• Vynikajúce optické vlastnosti: Vysoká priehľadnosť v širokom spektre od UV po blízke infračervené svetlo. Umožňuje vizuálne sledovanie procesov, prenos UV žiarenia a použitie v laserových aplikáciách.
• Vynikajúca elektrická izolácia: Vysoká dielektrická pevnosť a nízka elektrická vodivosť aj pri zvýšených teplotách, čo ich robí ideálnymi pre polovodičové a vákuové aplikácie.
• Vysoká mechanická pevnosť a tuhosť: Hoci je krehký, fúzovaný  kremeň má vysokú tlakovú pevnosť a zachováva si tvar  pri zaťažení pri vysokých teplotách, na rozdiel od mnohých polymérov.
• Kompatibilita s ultra vysokým vákuom: Extrémne nízka prieraznosť pre plyny a únikové rýchlosti. Po správnom vyhriatí prispievajú k dosiahnutiu a udržaniu prostredia ultra vysokého vákua (UHV).
• Dlhá životnosť a rozmerná stabilita: Odolný voči poveternostným vplyvom, nepodlieha degradácii ani starnutiu za bežných podmienok a dlhodobo zachováva presné rozmery vďaka svojej stabilite.
• Základné  Aplikácie: Výroba polovodičov (etylina, difúzia, komory CVD/LPCVD), optické vlákna, presná optika, laserové systémy, laboratórne a analytické zariadenia, odolné skla pre vysoké teploty, špeciálne osvetlenie (výbojky s vysokým výkonom).

Hlavné oblasti aplikácií a použitia kremenných prírub

Kvapľové príruby sú kritické komponenty v náročných odvetviach vďaka ich jedinečnému zoskupeniu vlastností. Ich hlavné aplikácie a konkrétne použitia sú nasledovné:

• Polovodičový priemysel a mikroelektronika

• Použitie: Ako pozorovacie okienka, vložky komôr, prívody plynov a diagnostické porty v zariadeniach na spracovanie waferov.
• Kľúčové zariadenia: Plazmové leptacie zariadenia, reaktory pre chemické depozície z plynného stavu (CVD) a nízkotlakovej CVD (LPCVD), difúzne pece a iontové implantátory.
• Dôvod: Ich čistota zabraňuje kontaminácii kremíkových waferov a ich priehľadnosť umožňuje sledovanie procesu v reálnom čase.

• Optický a fotonický priemysel

• Použitie: Ako koncové okienka, ochranné rúry laserových trubíc a upevňovacie komponenty.
• Kľúčové aplikácie: Silné laserové systémy, UV a IR optické systémy, kyvety pre spektrofotometre a zrkadlá astronomických ďalekohľadov (pre substráty s nízkym tepelným rozťažením).
• Dôvod: Vynikajúca priepustnosť od UV po IR oblasť a minimálne tepelné skreslenie pri intenzívnom svetle.

• Spracovanie chemikálií za vysokých čistôt / nízkeho tlaku

• Použitie: Ako vložky reaktorov, spárované sklá pre agresívne tekutiny a spojovacie komponenty v skúšobných zariadeniach.
• Kľúčové procesy: Manipulácia s ultracistými kyselinami, halogénovými plynmi a špeciálnymi chemikáliami pri vysokých teplotách.
• Dôvod: Vynikajúca chemická inertnosť zabezpečuje čistotu produktu a odolnosť voči útoku všetkých kyselín okrem fluórovodíkovej a horúcej fosforečnej.

• Pokročilé osvetlenie

• Použitie: Ako obal (vonkajšia žiarovka) pre výbojky s vysokou intenzitou svetla.
• Kľúčové produkty: Ortuťové výbojky, xenónové oblúkové lampy a UV sterilizačné lampy.
• Dôvod: Odoláva extrémne vysokým prevádzkovým teplotám (>1000 °C) a efektívne prenáša UV svetlo.

• Vedecký výskum a analytické prístroje

• Použitie: Ako okná vákuových komôr, držiaky vzoriek do pecí a komponenty hmotnostných spektrometrov.
• Kľúčové prostredia: systémy ultra vysokého vákua (UHV), elektrónové mikroskopy a komory na simuláciu vesmírneho prostredia.
• Dôvod: extrémne nízke výparovanie a vysoká rozmerná stabilita vo vákuu a pri tepelných cykloch.

• Špecializované priemyselné procesy

• Použitie: ako ochranné pozorovacie okná vo vysokoteplotných peciach (napr. pece na rast kryštálov typu Czochralski) a tokové komponenty pri výrobe predforiem pre optické vlákna.
• Dôvod: zachováva priehľadnosť a integritu pri nepretržitej prevádzke za vysokých teplôt, čo umožňuje vizuálnu kontrolu procesu.

  Technické špecifikácie

  Vlastnosť Obsah	Vlastnosť Index
  Hustota	2,2×103 kg/cm³
  Sila	580KHN100
  Pevnosť v ťahu	4.9×107Pa(N/ ㎡)
  Sťažovacia pevnosť	>1,1×109 Pa
  Súčiniteľ tepelného rozťažnosti	5,5×10-7cm/cm℃
  Tepelná vodivosť	1,4W/m℃
  Konkrétna teplotná kapacita	670J/kg℃
  Teplota mäknutia	1680℃
  Teplota odstriedavania	1215℃