Індивідуальний прозорий кварцовий фланець із високоміцного скла, стійкий до високих температур, для напівпровідників

Технологічний процес виготовлення кварцових фланців:

• Вибір сировини: як вихідний матеріал використовуються високочисті природні кварцові кристали або синтетичний кремнезем. Вміст кремнезему зазвичай перевищує 99,9%, щоб забезпечити високі експлуатаційні характеристики.
• Плавлення: сировину нагрівають до дуже високої температури (понад 1700 °°C) у вакуумній або інертній атмосфері (часто в електричній печі опору або індукційній печі), щоб перетворити її на в'язкий розплавлений кварц без бульбашок.
• Формування: розплавлений кварц формують у фланці за допомогою одного з кількох методів:

• Формування в прес-формах: заливання в прецизійні графітові або керамічні прес-форми.
• Центробіжне лиття: обертання форми для отримання порожнистих циліндричних заготовок, які потім обробляються механічно.
• Гаряче пресування/фінішна обробка: Пресування нагрітого кварцового заготовку під тиском для ущільнення та формування майже остаточної форми.

• Відпал: Сформовані фланці проходять контрольований процес повільного охолодження в печі для відпалу. Це знижує внутрішні термічні напруження, запобігає тріщинам і забезпечує структурну стабільність.
• Точне механічне оброблення: Відпальні заготовки ретельно обробляються за допомогою інструментів із діамантовим покриттям. Це включає шліфування, різання, свердління та полірування для досягнення остаточних розмірів, якості поверхні (часто оптичного класу), плоскості та точних поверхонь ущільнення (наприклад, Ra < 0,4 μ м).
• Очищення та перевірка якості: Ретельне очищення (наприклад, ультразвукове, кислотне) видаляє забруднення. Кожен фланець перевіряється на відповідність розмірам, наявність візуальних дефектів (бульбашок, включень) та оптичні властивості. Сучасні методи, такі як лазерна інтерферометрія, перевіряють плоскість і паралельність.

Переваги кварцових фланців:

• Виняткова термічна стабільність: Надзвичайно низький коефіцієнт термічного розширення (~5,5 x 10 ⁻⁷ /K) роблять їх дуже стійкими до термічного удару. Вони витримують швидке нагрівання та охолодження від 1000 °°C до кімнатної температури без утворення тріщин.
• Стійкість до високих температур: можуть працювати безперервно при температурах до 1100 °°C і короткочасно — до 1300 °°C, зберігаючи структурну цілісність там, де метали б м’якшали або повзли.
• Висока хімічна чистота та інертність: виготовлені з високочистого SiO ₂ ₂, вони непроникні й дуже стійкі до корозії більшістю кислот, галогенів та агресивних хімікатів (окрім плавикової кислоти та гарячої фосфорної кислоти). Це запобігає забрудненню в чутливих процесах.
• Чудові оптичні властивості: висока прозорість у широкому спектрі від УФ до ближнього інфрачервоного. Це дозволяє візуальний контроль процесів, передачу УФ-випромінювання та використання в лазерних застосунках.
• Виняткове електричне ізоляційне покриття: висока діелектрична міцність і низька електропровідність навіть при підвищених температурах, що робить їх ідеальними для напівпровідникових і вакуумних застосунків.
• Висока механічна міцність і жорсткість: Хоча є крихким, сплавлений  кварц має високу міцність на стиск і зберігає свою форму  під навантаженням при високих температурах, на відміну від багатьох полімерів.
• Сумісність із ультрависоким вакуумом: Надзвичайно низька проникність для газів і показники виділення газів. Після правильного прогріву сприяють досягненню та підтримці умов ультрависокого вакууму (УВВ).
• Тривалий термін служби та розмірна стабільність: Стійкий до атмосферних впливів, не деградує і не старіє за типових умов, довгий час зберігає точні розміри завдяки своїй стабільності.
• Основні  Застосування: Виробництво напівпровідників (травлення, дифузія, камери CVD/LPCVD), волоконна оптика, прецизійна оптика, лазерні системи, лабораторне та аналітичне обладнання, оглядові скла для високих температур, спеціалізоване освітлення (лампи високого тиску).

Основні галузі та сфери застосування кварцових фланців

Кварцові фланці є критичними компонентами в галузях із підвищеними вимогами завдяки їхній унікальній поєднаності властивостей. Їхнє основне призначення та конкретне використання наведені нижче:

• Виробництво напівпровідників та мікроелектроніки

• Застосування: як оглядові віконця, футеровка камер, впуски газу та діагностичні порти в обладнанні для обробки пластин.
• Ключове обладнання: плазмові травильні установки, реактори для хімічного осадження з парової фази (CVD) та при зниженому тиску (LPCVD), дифузійні пічі та імплантатори іонів.
• Причина: їхня чистота запобігає забрудненню кремнієвих пластин, а прозорість дозволяє відстежувати процес у реальному часі.

• Оптична та фотонна промисловість

• Застосування: як кінцеві віконця, корпуси лазерних трубок та монтажні компоненти.
• Ключові застосування: потужні лазерні системи, УФ та ІЧ оптичні системи, кювети спектрофотометрів та дзеркала астрономічних телескопів (для підкладок із низьким термічним розширенням).
• Причина: виняткове пропускання від УФ до ІЧ діапазону та мінімальне теплове спотворення під дією інтенсивного світла.

• Хімічна переробка високої чистоти/при низькому тиску

• Використання: Як футеровка реакторів, оглядові скла для агресивних рідин та з’єднувальні елементи в дослідних установках.
• Ключові процеси: Робота з ультрачистими кислотами, галогенними газами та спеціальними хімічними речовинами при високих температурах.
• Причина: Виняткова хімічна інертність забезпечує чистоту продукту та стійкість до дії всіх кислот, окрім плавикової та гарячої фосфатної.

• Сучасне освітлення

• Використання: Як колба (зовнішня лампа) для ламп високого тиску.
• Ключові продукти: Лампи розряду ртуті, ксенонові дугові лампи та лампи УФ-стерилізації.
• Причина: Витримує надзвичайно високі робочі температури (>1000 °°C) і ефективно пропускає ультрафіолетове світло.

• Наукові дослідження та аналітичні прилади

• Використання: Як вікна для вакуумних камер, тримачі зразків у печах та компоненти в мас-спектрометрах.
• Ключові середовища: системи ультрависокого вакууму (УВВ), електронні мікроскопи та камери моделювання космічного середовища.
• Причина: надзвичайно низьке виділення газів і висока dimensionalна стабільність у вакуумі та при термічному циклуванні.

• Спеціалізовані промислові процеси

• Застосування: як захисні оглядові віконця у печах з високою температурою (наприклад, печах для вирощування кристалів методом Чохральського) та елементи потоку у виробництві заготовок оптичних волокон.
• Причина: зберігає прозорість і цілісність під час тривалої роботи при високих температурах, забезпечуючи візуальний контроль процесу.

  Технічні специфікації

  Властивість Вміст	Показник властивостей
  Щільність	2,2×103 кг/см³
  Сила	580KHN100
  Міцність на розрив	4.9×107 Па(Н/ ㎡)
  Модуль стиснення	>1,1×109 Па
  Коефіцієнт теплового розширення	5,5×10-7 см/см℃
  Теплопровідниковість	1,4 Вт/м·°С
  Питома теплоємність	670 Дж/кг·°С
  Точка зм'якчення	1680℃
  Точка відпалу	1215℃