Bích kính thạch anh trong suốt chịu nhiệt độ cao tùy chỉnh cho ngành Bán dẫn

Quy trình sản xuất bích thạch anh:

• Lựa chọn nguyên liệu: Các tinh thể thạch anh tự nhiên độ tinh khiết cao hoặc cát silica tổng hợp được chọn làm nguyên liệu ban đầu. Hàm lượng silica thường vượt quá 99,9% để đảm bảo các tính chất vượt trội.
• Nung chảy: Nguyên liệu được nung ở nhiệt độ cực cao (trên 1700 °°C) trong lò chân không hoặc lò khí trơ (thường là lò điện trở hoặc lò cảm ứng) để chuyển thành dạng thạch anh nóng chảy nhớt, không bọt khí.
• Tạo hình: Thạch anh nóng chảy sau đó được định hình thành bích bằng một trong các phương pháp sau:

• Ép khuôn: Đổ vào các khuôn chính xác bằng graphite hoặc gốm sứ.
• Đúc ly tâm: Quay khuôn để tạo hình trụ rỗng, sau đó gia công tiếp.
• Ép nóng/Hoàn thiện: Đúc phôi thạch anh đã được nung nóng dưới áp suất để tạo độ đặc và hình dạng gần như cuối cùng.

• Ủ nhiệt: Các mặt bích đã được tạo hình trải qua quá trình làm nguội chậm và có kiểm soát trong lò ủ nhiệt. Điều này giúp giải phóng ứng suất nhiệt bên trong, ngăn ngừa nứt vỡ và đảm bảo độ ổn định cấu trúc.
• Gia công chính xác: Các phôi đã tôi luyện được gia công cẩn thận bằng dụng cụ phủ kim cương. Quá trình này bao gồm mài, cắt, khoan và đánh bóng để đạt được kích thước cuối cùng, độ hoàn thiện bề mặt (thường là cấp quang học), độ phẳng và các bề mặt kín chính xác (ví dụ: Ra < 0,4 μ m).
• Làm sạch và Kiểm tra chất lượng: Làm sạch kỹ lưỡng (ví dụ: siêu âm, làm sạch bằng axit) để loại bỏ các chất nhiễm bẩn. Mỗi mặt bích được kiểm tra về kích thước, khuyết tật bề mặt (bọt khí, tạp chất) và tính chất quang học. Các phương pháp tiên tiến như nhiễu xạ laser được dùng để kiểm tra độ phẳng và độ song song.

Ưu điểm của mặt bích thạch anh:

• Ổn định nhiệt tuyệt vời: Hệ số giãn nở nhiệt cực thấp (~5,5 x 10 ⁻⁷ /K) khiến chúng có khả năng chống sốc nhiệt rất cao. Chúng có thể chịu được sự thay đổi nhiệt độ nhanh từ 1000 °C xuống nhiệt độ phòng mà không bị nứt.
• Khả năng Chịu Nhiệt Độ Cao: Có thể hoạt động liên tục ở nhiệt độ lên đến 1100 °C và trong thời gian ngắn lên đến 1300 °C, duy trì độ bền cấu trúc nơi mà kim loại sẽ bị mềm ra hoặc biến dạng dão.
• Độ Tinh Khiết Hóa Học & Trơ Cao: Được làm từ SiO 2 có độ tinh khiết cao, chúng không xốp và có khả năng chống ăn mòn rất tốt bởi hầu hết các axit, halogen và hóa chất mạnh (trừ axit hydrofluoric và axit photphoric nóng). Điều này ngăn ngừa nhiễm bẩn trong các quá trình nhạy cảm.
• Tính Chất Quang Học Tuyệt Tốt: Độ trong suốt cao trên dải phổ rộng từ tử ngoại đến gần hồng ngoại. Điều này cho phép giám sát trực quan quá trình, truyền ánh sáng UV và sử dụng trong các ứng dụng laser.
• Cách Điện Xuất Sắc: Có độ bền điện môi cao và độ dẫn điện thấp ngay cả ở nhiệt độ cao, làm cho chúng lý tưởng trong các ứng dụng bán dẫn và chân không.
• Độ bền cơ học và độ cứng cao: Mặc dù giòn, thạch anh nóng chảy có độ bền nén cao và duy trì hình dạng dưới tải trọng ở nhiệt độ cao, khác với nhiều loại polymer.  có độ bền nén cao và duy trì hình dạng  dưới tải trọng ở nhiệt độ cao, khác với nhiều loại polymer.
• Tương thích với chân không cực cao: Khả năng thấm khí và tốc độ thoát khí cực thấp. Khi được nung đúng cách, chúng góp phần tạo ra và duy trì môi trường chân không cực cao (UHV).
• Tuổi thọ sử dụng dài và độ ổn định về kích thước: Chống chịu thời tiết, không bị suy giảm hay lão hóa trong điều kiện thông thường, và duy trì chính xác kích thước theo thời gian nhờ tính ổn định của nó.
• Chính  Ứng dụng: Sản xuất bán dẫn (buồng ăn mòn, khuếch tán, CVD/LPCVD), cáp quang, quang học chính xác, hệ thống laser, thiết bị phòng thí nghiệm và phân tích, cửa quan sát chịu nhiệt độ cao, và chiếu sáng chuyên dụng (đèn phóng điện cường độ cao).

Các lĩnh vực và ứng dụng chính của mặt bích thạch anh

Các mặt bích thạch anh là thành phần quan trọng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi khắt khe nhờ sự kết hợp độc đáo của các đặc tính. Các ứng dụng chính và mục đích sử dụng cụ thể như sau:

• Sản xuất Bán dẫn & Vi điện tử

• Sử dụng: Làm cửa quan sát, lớp lót buồng, đầu vào khí và cổng chẩn đoán trong thiết bị xử lý oanh.
• Thiết bị chính: Máy ăn mòn plasma, buồng lắng đọng hóa học hơi (CVD) và CVD áp suất thấp (LPCVD), lò khuếch tán và máy cấy ion.
• Lý do: Độ tinh khiết cao ngăn ngừa nhiễm bẩn cho oanh silic, và tính trong suốt cho phép giám sát quá trình trực tiếp.

• Ngành Công nghiệp Quang học & Photonics

• Sử dụng: Làm cửa đầu ra, vỏ ống laser và các bộ phận gắn kết.
• Ứng dụng chính: Hệ thống laser công suất cao, hệ thống quang học UV và IR, buồng máy quang phổ và gương kính thiên văn (dùng làm vật liệu nền có độ giãn nở nhiệt thấp).
• Lý do: Khả năng truyền sóng từ UV đến IR vượt trội và biến dạng nhiệt tối thiểu dưới ánh sáng cường độ cao.

• Xử lý Hóa chất Áp suất Thấp/Độ Tinh Khiết Cao

• Sử dụng: Làm lớp lót phản ứng, kính quan sát cho chất lỏng ăn mòn và các thành phần nối trong các nhà máy thí điểm.
• Quy trình chính: Xử lý axit siêu tinh khiết, khí halogen và các hóa chất đặc biệt ở nhiệt độ cao.
• Lý do: Tính trơ hóa học vượt trội đảm bảo độ tinh khiết sản phẩm và chống lại sự tấn công của mọi loại axit, ngoại trừ axit hydrofluoric và axit photphoric nóng.

• Chiếu sáng tiên tiến

• Sử dụng: Làm vỏ đèn (bóng ngoài) cho các đèn phóng điện cường độ cao.
• Sản phẩm chính: Đèn thủy ngân, đèn hồ quang xenon và đèn tiệt trùng UV.
• Lý do: Chịu được nhiệt độ hoạt động cực kỳ cao (>1000 °C) và truyền ánh sáng UV một cách hiệu quả.

• Nghiên cứu khoa học & Thiết bị phân tích

• Sử dụng: Làm cửa sổ buồng chân không, giá đỡ mẫu trong lò nung và các thành phần trong khối phổ kế.
• Môi trường chính: Các hệ thống chân không cực cao (UHV), kính hiển vi điện tử và buồng mô phỏng không gian.
• Lý do: Khả năng thoát khí cực thấp và độ ổn định kích thước cao dưới điều kiện chân không và thay đổi nhiệt độ.

• Quy trình công nghiệp chuyên dụng

• Ứng dụng: Làm cửa quan sát bảo vệ trong các lò nhiệt độ cao (ví dụ: lò tăng trưởng tinh thể như máy kéo Czochralski) và các bộ phận dẫn dòng trong sản xuất phôi sợi quang.
• Lý do: Duy trì độ trong suốt và tính toàn vẹn trong hoạt động liên tục ở nhiệt độ cao, cho phép kiểm soát quá trình bằng hình ảnh.

  Thông số kỹ thuật

  Nội dung tính chất	Chỉ số tính chất
  Mật độ	2,2×103kg/cm³
  Sức mạnh	580KHN100
  Độ bền kéo	4.9×107Pa(N/ ㎡)
  Độ bền nén	>1,1×109Pa
  Hệ số giãn nở nhiệt	5,5×10-7cm/cm℃
  Dẫn nhiệt	1,4W/m℃
  Nhiệt dung riêng	670J/kg℃
  Điểm hóa mềm	1680℃
  Điểm làm mềm	1215℃