Plachetă de cuarț SiO₂ Plachete de cuarț MEMS SiO₂ Temperatură 2″ 3″ 4″ 6″ 8″ 12″
Diagramă detaliată


Introducere

Napolitanele de cuarț joacă un rol indispensabil în dezvoltarea industriilor electronice, semiconductorilor și opticii. Găsite în smartphone-uri care ghidează GPS-ul, încorporate în stații de bază de înaltă frecvență care alimentează rețele 5G și integrate în unelte care fabrică microcipuri de ultimă generație, napolitanele de cuarț sunt esențiale. Aceste substraturi de înaltă puritate permit inovații în toate domeniile, de la calculul cuantic la fotonica avansată. În ciuda faptului că sunt derivate dintr-unul dintre cele mai abundente minerale ale Pământului, napolitanele de cuarț sunt proiectate la standarde extraordinare de precizie și performanță.
Ce sunt napolitanele de cuarț
Napolitanele de cuarț sunt discuri circulare subțiri, create din cristale de cuarț sintetice ultrapure. Disponibile în diametre standard cuprinse între 2 și 12 inci, napolitanele de cuarț au de obicei grosimi cuprinse între 0,5 mm și 6 mm. Spre deosebire de cuarțul natural, care formează cristale prismatice neregulate, cuarțul sintetic este cultivat în condiții de laborator strict controlate, producând structuri cristaline uniforme.
Cristalinitatea inerentă a napolitanelor de cuarț oferă o rezistență chimică de neegalat, transparență optică și stabilitate la temperaturi ridicate și solicitări mecanice. Aceste caracteristici fac din napolitanele de cuarț o componentă fundamentală pentru dispozitivele de precizie utilizate în transmisia de date, detectare, calcul și tehnologii bazate pe laser.
Specificații pentru napolitane de cuarț
Tip de cuarț | 4 | 6 | 8 | 12 |
---|---|---|---|---|
Dimensiune | ||||
Diametru (inch) | 4 | 6 | 8 | 12 |
Grosime (mm) | 0,05–2 | 0,25–5 | 0,3–5 | 0,4–5 |
Toleranță diametru (inch) | ±0,1 | ±0,1 | ±0,1 | ±0,1 |
Toleranță de grosime (mm) | Personalizabil | Personalizabil | Personalizabil | Personalizabil |
Proprietăți optice | ||||
Indice de refracție @365 nm | 1.474698 | 1.474698 | 1.474698 | 1.474698 |
Indice de refracție @546,1 nm | 1.460243 | 1.460243 | 1.460243 | 1.460243 |
Indice de refracție @1014 nm | 1.450423 | 1.450423 | 1.450423 | 1.450423 |
Transmitanță internă (1250–1650 nm) | >99,9% | >99,9% | >99,9% | >99,9% |
Transmitanță totală (1250–1650 nm) | >92% | >92% | >92% | >92% |
Calitatea prelucrării | ||||
TTV (Variația totală a grosimii, µm) | <3 | <3 | <3 | <3 |
Planeitate (µm) | ≤15 | ≤15 | ≤15 | ≤15 |
Rugozitatea suprafeței (nm) | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
Arc (µm) | <5 | <5 | <5 | <5 |
Proprietăți fizice | ||||
Densitate (g/cm³) | 2.20 | 2.20 | 2.20 | 2.20 |
Modulul lui Young (GPa) | 74,20 | 74,20 | 74,20 | 74,20 |
Duritatea Mohs | 6–7 | 6–7 | 6–7 | 6–7 |
Modul de forfecare (GPa) | 31.22 | 31.22 | 31.22 | 31.22 |
Raportul lui Poisson | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,17 |
Rezistență la compresiune (GPa) | 1.13 | 1.13 | 1.13 | 1.13 |
Rezistență la tracțiune (MPa) | 49 | 49 | 49 | 49 |
Constanta dielectrică (1 MHz) | 3,75 | 3,75 | 3,75 | 3,75 |
Proprietăți termice | ||||
Punct de deformare (10¹⁴⁵ Pa·s) | 1000°C | 1000°C | 1000°C | 1000°C |
Punct de recoacere (10¹³ Pa·s) | 1160°C | 1160°C | 1160°C | 1160°C |
Punct de înmuiere (10⁷⁶ Pa·s) | 1620°C | 1620°C | 1620°C | 1620°C |
Aplicații ale napolitanelor de cuarț
Napolitanele de cuarț sunt proiectate personalizat pentru a satisface aplicații exigente din diverse industrii, inclusiv:
Electronică și dispozitive RF
- Napolitanele de cuarț sunt esențiale pentru rezonatoarele și oscilatoarele de cristal de cuarț care furnizează semnale de ceas pentru smartphone-uri, unități GPS, computere și dispozitive de comunicații fără fir.
- Expansiunea termică redusă și factorul Q ridicat fac ca napolitanele de cuarț să fie perfecte pentru circuite de temporizare cu stabilitate ridicată și filtre RF.
Optoelectronică și imagistică
- Napolitanele de cuarț oferă o transmitanță excelentă în UV și IR, ceea ce le face ideale pentru lentile optice, divizoare de fascicul, ferestre laser și detectoare.
- Rezistența lor la radiații permite utilizarea în fizica energiilor înalte și în instrumente spațiale.
Semiconductori și MEMS
- Napolitanele de cuarț servesc ca substraturi pentru circuite semiconductoare de înaltă frecvență, în special în aplicațiile GaN și RF.
- În MEMS (sisteme microelectromecanice), plachetele de cuarț transformă semnalele mecanice în semnale electrice prin efectul piezoelectric, permițând funcționarea unor senzori precum giroscoape și accelerometre.
Fabricație și laboratoare avansate
- Napolitanele de cuarț de înaltă puritate sunt utilizate pe scară largă în laboratoarele chimice, biomedicale și fotonice pentru celule optice, cuve UV și manipularea probelor la temperaturi ridicate.
- Compatibilitatea lor cu medii extreme le face potrivite pentru camerele de plasmă și instrumentele de depunere.
Cum se fabrică napolitanele de cuarț
Există două rute principale de fabricație pentru napolitanele de cuarț:
Napolitane de cuarț topit
Napolitanele de cuarț topit sunt realizate prin topirea granulelor de cuarț natural într-o sticlă amorfă, apoi felierea și lustruirea blocului solid în napolitane subțiri. Aceste napolitane de cuarț oferă:
- Transparență UV excepțională
- Interval termic larg de funcționare (>1100°C)
- Rezistență excelentă la șocuri termice
Sunt ideale pentru echipamente de litografie, cuptoare la temperatură înaltă și ferestre optice, dar nu sunt potrivite pentru aplicații piezoelectrice din cauza lipsei de ordine cristalină.
Napolitane de cuarț cultivate
Napolitanele de cuarț cultivate sunt crescute sintetic pentru a produce cristale fără defecte, cu o orientare precisă a rețelei. Aceste napolitane sunt proiectate pentru aplicații care necesită:
- Unghiuri exacte de tăiere (X, Y, Z, AT etc.)
- Oscilatoare de înaltă frecvență și filtre SAW
- Polarizatoare optice și dispozitive MEMS avansate
Procesul de producție implică creșterea însămânțată în autoclave, urmată de feliere, orientare, recoacere și lustruire.
Furnizori principali de napolitane de cuarț
Furnizorii globali specializați în napolitane de cuarț de înaltă precizie includ:
- Heraeus(Germania) – cuarț topit și sintetic
- Cuarț Shin-Etsu(Japonia) – soluții de napolitane de înaltă puritate
- WaferPro(SUA) – napolitane și substraturi de cuarț cu diametru mare
- Korth Kristalle(Germania) – napolitane din cristal sintetic
Rolul în evoluție al napolitanelor de cuarț
Napolitanele de cuarț continuă să evolueze ca componente esențiale în peisajele tehnologice emergente:
- Miniaturizare– Napolitanele de cuarț sunt fabricate cu toleranțe mai stricte pentru integrarea dispozitivelor compacte.
- Electronică de înaltă frecvență– Noile modele de plachete de cuarț se extind în domeniile mmWave și THz pentru 6G și radar.
- Senzor de ultimă generație– De la vehiculele autonome la IoT-ul industrial, senzorii pe bază de cuarț devin din ce în ce mai importanți.
Întrebări frecvente despre napolitanele de cuarț
1. Ce este o plachetă de cuarț?
O plachetă de cuarț este un disc subțire și plat, fabricat din dioxid de siliciu cristalin (SiO₂), de obicei fabricat în dimensiuni standard ale semiconductorilor (de exemplu, 2", 3", 4", 6", 8" sau 12"). Cunoscută pentru puritatea sa ridicată, stabilitatea termică și transparența optică, o plachetă de cuarț este utilizată ca substrat sau purtător în diverse aplicații de înaltă precizie, cum ar fi fabricarea semiconductorilor, dispozitivele MEMS, sistemele optice și procesele în vid.
2. Care este diferența dintre cuarț și silicagel?
Cuarțul este o formă solidă cristalină a dioxidului de siliciu (SiO₂), în timp ce silicagelul este o formă amorfă și poroasă de SiO₂, utilizată în mod obișnuit ca desicant pentru a absorbi umezeala.
- Cuarțul este dur, transparent și utilizat în aplicații electronice, optice și industriale.
- Gelul de silice apare sub formă de perle sau granule mici și este utilizat în principal pentru controlul umidității în ambalaje, electronice și depozitare.
3. La ce se folosesc cristalele de cuarț?
Cristalele de cuarț sunt utilizate pe scară largă în electronică și optică datorită proprietăților lor piezoelectrice (generează o sarcină electrică sub stres mecanic). Aplicațiile comune includ:
- Oscilatoare și controlul frecvenței(de exemplu, ceasuri cu cuarț, ceasuri de mână, microcontrolere)
- Componente optice(de exemplu, lentile, plăci ondulate, ferestre)
- Rezonatoare și filtreîn dispozitive RF și de comunicații
- Senzoripentru presiune, accelerație sau forță
- Fabricarea semiconductorilorca substraturi sau ferestre de proces
4. De ce se folosește cuarțul în microcipuri?
Cuarțul este utilizat în aplicații legate de microcipuri deoarece oferă:
- Stabilitate termicăîn timpul proceselor la temperatură înaltă, cum ar fi difuzia și recoacerea
- Izolație electricădatorită proprietăților sale dielectrice
- Rezistență chimicăla acizi și solvenți utilizați în fabricarea semiconductorilor
- Precizie dimensionalăși expansiune termică redusă pentru o aliniere litografică fiabilă
- Deși cuarțul în sine nu este utilizat ca material semiconductor activ (cum ar fi siliciul), acesta joacă un rol vital în mediul de fabricație - în special în cuptoare, camere și substraturi pentru fotomăști.
Despre noi
XKH este specializată în dezvoltarea, producția și vânzarea de sticlă optică specială și materiale cristaline noi, de înaltă tehnologie. Produsele noastre sunt destinate electronicii optice, electronicelor de larg consum și armatei. Oferim componente optice din safir, capace pentru lentile de telefoane mobile, ceramică, LT, SIC din carbură de siliciu, cuarț și napolitane din cristale semiconductoare. Cu expertiză calificată și echipamente de ultimă generație, excelăm în procesarea produselor non-standard, cu scopul de a fi o întreprindere lider în domeniul materialelor optoelectronice de înaltă tehnologie.
