Tấm thạch anh SiO₂ Tấm thạch anh SiO₂ MEMS Nhiệt độ 2″ 3″ 4″ 6″ 8″ 12″
Sơ đồ chi tiết
Giới thiệu
Tấm wafer thạch anh đóng vai trò không thể thiếu trong việc thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử, bán dẫn và quang học. Được sử dụng trong điện thoại thông minh dẫn đường GPS, được nhúng trong các trạm gốc tần số cao cung cấp năng lượng cho mạng 5G và được tích hợp vào các công cụ sản xuất vi mạch thế hệ tiếp theo, wafer thạch anh là vật liệu thiết yếu. Những chất nền có độ tinh khiết cao này cho phép đổi mới trong mọi lĩnh vực, từ điện toán lượng tử đến quang tử học tiên tiến. Mặc dù được chiết xuất từ một trong những khoáng chất phong phú nhất trên Trái Đất, wafer thạch anh được chế tạo theo tiêu chuẩn vượt trội về độ chính xác và hiệu suất.
Tấm thạch anh là gì?
Tấm thạch anh là những đĩa tròn mỏng được tạo ra từ tinh thể thạch anh tổng hợp siêu tinh khiết. Có sẵn với đường kính tiêu chuẩn từ 5 đến 30 cm (2 đến 30 cm), tấm thạch anh thường có độ dày từ 0,5 mm đến 6 mm. Không giống như thạch anh tự nhiên, vốn tạo thành các tinh thể lăng trụ không đều, thạch anh tổng hợp được nuôi cấy trong điều kiện phòng thí nghiệm được kiểm soát chặt chẽ, tạo ra cấu trúc tinh thể đồng nhất.
Độ kết tinh vốn có của tấm wafer thạch anh mang lại khả năng chống hóa chất, độ trong suốt quang học và độ ổn định vượt trội dưới nhiệt độ cao và ứng suất cơ học. Những đặc điểm này khiến tấm wafer thạch anh trở thành thành phần nền tảng cho các thiết bị chính xác được sử dụng trong truyền dữ liệu, cảm biến, tính toán và công nghệ laser.
Thông số kỹ thuật của wafer thạch anh
| Loại thạch anh | 4 | 6 | 8 | 12 |
|---|---|---|---|---|
| Kích cỡ | ||||
| Đường kính (inch) | 4 | 6 | 8 | 12 |
| Độ dày (mm) | 0,05–2 | 0,25–5 | 0,3–5 | 0,4–5 |
| Dung sai đường kính (inch) | ±0,1 | ±0,1 | ±0,1 | ±0,1 |
| Dung sai độ dày (mm) | Có thể tùy chỉnh | Có thể tùy chỉnh | Có thể tùy chỉnh | Có thể tùy chỉnh |
| Tính chất quang học | ||||
| Chỉ số khúc xạ @365 nm | 1.474698 | 1.474698 | 1.474698 | 1.474698 |
| Chỉ số khúc xạ @546,1 nm | 1.460243 | 1.460243 | 1.460243 | 1.460243 |
| Chỉ số khúc xạ @1014 nm | 1.450423 | 1.450423 | 1.450423 | 1.450423 |
| Độ truyền dẫn bên trong (1250–1650 nm) | >99,9% | >99,9% | >99,9% | >99,9% |
| Tổng độ truyền qua (1250–1650 nm) | >92% | >92% | >92% | >92% |
| Chất lượng gia công | ||||
| TTV (Độ biến thiên tổng độ dày, µm) | <3 | <3 | <3 | <3 |
| Độ phẳng (µm) | ≤15 | ≤15 | ≤15 | ≤15 |
| Độ nhám bề mặt (nm) | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| Cung (µm) | <5 | <5 | <5 | <5 |
| Tính chất vật lý | ||||
| Mật độ (g/cm³) | 2.20 | 2.20 | 2.20 | 2.20 |
| Mô đun Young (GPa) | 74,20 | 74,20 | 74,20 | 74,20 |
| Độ cứng Mohs | 6–7 | 6–7 | 6–7 | 6–7 |
| Mô đun cắt (GPa) | 31.22 | 31.22 | 31.22 | 31.22 |
| Tỷ số Poisson | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,17 |
| Cường độ nén (GPa) | 1.13 | 1.13 | 1.13 | 1.13 |
| Độ bền kéo (MPa) | 49 | 49 | 49 | 49 |
| Hằng số điện môi (1 MHz) | 3,75 | 3,75 | 3,75 | 3,75 |
| Tính chất nhiệt | ||||
| Điểm biến dạng (10¹⁴.⁵ Pa·s) | 1000°C | 1000°C | 1000°C | 1000°C |
| Điểm ủ (10¹³ Pa·s) | 1160°C | 1160°C | 1160°C | 1160°C |
| Điểm làm mềm (10⁷.⁶ Pa·s) | 1620°C | 1620°C | 1620°C | 1620°C |
Ứng dụng của tấm thạch anh
Tấm thạch anh được thiết kế riêng để đáp ứng các ứng dụng đòi hỏi khắt khe trong nhiều ngành công nghiệp bao gồm:
Thiết bị điện tử và RF
- Tấm thạch anh là lõi của bộ cộng hưởng và dao động tinh thể thạch anh cung cấp tín hiệu đồng hồ cho điện thoại thông minh, thiết bị GPS, máy tính và thiết bị truyền thông không dây.
- Độ giãn nở nhiệt thấp và hệ số Q cao làm cho tấm thạch anh trở nên hoàn hảo cho các mạch định thời gian có độ ổn định cao và bộ lọc RF.
Quang điện tử và hình ảnh
- Tấm thạch anh có khả năng truyền tia UV và IR tuyệt vời, khiến chúng trở nên lý tưởng cho thấu kính quang học, bộ tách chùm tia, cửa sổ laser và máy dò.
- Khả năng chống bức xạ của chúng cho phép sử dụng trong các thiết bị vật lý năng lượng cao và thiết bị không gian.
Chất bán dẫn và MEMS
- Tấm wafer thạch anh đóng vai trò là chất nền cho mạch bán dẫn tần số cao, đặc biệt là trong các ứng dụng GaN và RF.
- Trong MEMS (Hệ thống vi cơ điện tử), các tấm thạch anh chuyển đổi tín hiệu cơ học thành tín hiệu điện thông qua hiệu ứng áp điện, cho phép sử dụng các cảm biến như con quay hồi chuyển và máy đo gia tốc.
Sản xuất và phòng thí nghiệm tiên tiến
- Tấm thạch anh có độ tinh khiết cao được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm hóa học, y sinh và quang tử cho các cell quang học, cuvet UV và xử lý mẫu nhiệt độ cao.
- Khả năng tương thích với môi trường khắc nghiệt khiến chúng phù hợp với buồng plasma và công cụ lắng đọng.
Cách chế tạo tấm thạch anh
Có hai phương pháp sản xuất chính cho tấm thạch anh:
Tấm thạch anh nung chảy
Tấm thạch anh nóng chảy được sản xuất bằng cách nung chảy các hạt thạch anh tự nhiên thành thủy tinh vô định hình, sau đó cắt và đánh bóng khối thạch anh rắn thành các tấm mỏng. Những tấm thạch anh này cung cấp:
- Độ trong suốt UV đặc biệt
- Phạm vi hoạt động nhiệt rộng (>1100°C)
- Khả năng chống sốc nhiệt tuyệt vời
Chúng lý tưởng cho thiết bị in thạch bản, lò nung nhiệt độ cao và cửa sổ quang học nhưng không phù hợp cho các ứng dụng áp điện do thiếu trật tự tinh thể.
Tấm thạch anh nuôi cấy
Các tấm thạch anh nuôi cấy được nuôi cấy tổng hợp để tạo ra các tinh thể không khuyết tật với định hướng mạng tinh thể chính xác. Các tấm thạch anh này được thiết kế cho các ứng dụng yêu cầu:
- Góc cắt chính xác (X-, Y-, Z-, AT-cut, v.v.)
- Bộ dao động tần số cao và bộ lọc SAW
- Bộ phân cực quang học và thiết bị MEMS tiên tiến
Quá trình sản xuất bao gồm việc gieo hạt trong lò hấp, sau đó là cắt lát, định hướng, ủ và đánh bóng.
Các nhà cung cấp wafer thạch anh hàng đầu
Các nhà cung cấp toàn cầu chuyên về tấm thạch anh có độ chính xác cao bao gồm:
- Heraeus(Đức) – thạch anh tổng hợp và nung chảy
- Thạch anh Shin-Etsu(Nhật Bản) – giải pháp wafer có độ tinh khiết cao
- WaferPro(Hoa Kỳ) – tấm thạch anh và chất nền có đường kính lớn
- Korth Kristalle(Đức) – tấm pha lê tổng hợp
Vai trò ngày càng phát triển của tấm thạch anh
Tấm wafer thạch anh tiếp tục phát triển như một thành phần thiết yếu trong bối cảnh công nghệ mới nổi:
- Thu nhỏ– Các tấm wafer thạch anh đang được chế tạo với dung sai chặt chẽ hơn để tích hợp thiết bị nhỏ gọn.
- Điện tử tần số cao– Thiết kế wafer thạch anh mới đang tiến vào miền mmWave và THz cho 6G và radar.
- Cảm biến thế hệ tiếp theo– Từ xe tự hành đến IoT công nghiệp, cảm biến thạch anh đang ngày càng trở nên quan trọng hơn.
Những câu hỏi thường gặp về tấm thạch anh
1. Tấm thạch anh là gì?
Tấm wafer thạch anh là một đĩa mỏng, phẳng được làm từ silicon dioxide tinh thể (SiO₂), thường được sản xuất theo kích thước bán dẫn tiêu chuẩn (ví dụ: 2", 3", 4", 6", 8" hoặc 12"). Được biết đến với độ tinh khiết cao, độ ổn định nhiệt và độ trong suốt quang học, tấm wafer thạch anh được sử dụng làm chất nền hoặc chất mang trong nhiều ứng dụng có độ chính xác cao như chế tạo chất bán dẫn, thiết bị MEMS, hệ thống quang học và quy trình chân không.
2. Sự khác biệt giữa thạch anh và silica gel là gì?
Thạch anh là dạng rắn kết tinh của silicon dioxide (SiO₂), trong khi silica gel là dạng vô định hình và xốp của SiO₂, thường được dùng làm chất hút ẩm để hấp thụ độ ẩm.
- Thạch anh cứng, trong suốt và được sử dụng trong các ứng dụng điện tử, quang học và công nghiệp.
- Silica gel có dạng hạt hoặc hạt nhỏ và chủ yếu được sử dụng để kiểm soát độ ẩm trong bao bì, đồ điện tử và lưu trữ.
3. Tinh thể thạch anh được sử dụng để làm gì?
Tinh thể thạch anh được sử dụng rộng rãi trong điện tử và quang học nhờ đặc tính áp điện (tạo ra điện tích dưới tác động cơ học). Các ứng dụng phổ biến bao gồm:
- Bộ dao động và điều khiển tần số(ví dụ, đồng hồ thạch anh, đồng hồ treo tường, vi điều khiển)
- Linh kiện quang học(ví dụ, thấu kính, tấm sóng, cửa sổ)
- Bộ cộng hưởng và bộ lọctrong các thiết bị RF và truyền thông
- Cảm biếnđối với áp suất, gia tốc hoặc lực
- Chế tạo chất bán dẫnnhư chất nền hoặc cửa sổ quy trình
4. Tại sao thạch anh được sử dụng trong vi mạch?
Thạch anh được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến vi mạch vì nó mang lại:
- Độ ổn định nhiệttrong các quá trình nhiệt độ cao như khuếch tán và ủ
- Cách điệndo tính chất điện môi của nó
- Khả năng chống hóa chấtđối với axit và dung môi được sử dụng trong chế tạo chất bán dẫn
- Độ chính xác về kích thướcvà độ giãn nở nhiệt thấp để căn chỉnh thạch bản đáng tin cậy
- Mặc dù thạch anh không được sử dụng làm vật liệu bán dẫn hoạt động (như silicon), nhưng nó đóng vai trò hỗ trợ quan trọng trong môi trường chế tạo, đặc biệt là trong lò nung, buồng và chất nền mặt nạ quang học.
Giới thiệu về chúng tôi
XKH chuyên phát triển, sản xuất và kinh doanh công nghệ cao các loại kính quang học đặc biệt và vật liệu tinh thể mới. Sản phẩm của chúng tôi phục vụ cho điện tử quang học, điện tử tiêu dùng và quân sự. Chúng tôi cung cấp linh kiện quang học Sapphire, vỏ ống kính điện thoại di động, gốm sứ, LT, Silicon Carbide SIC, thạch anh và wafer tinh thể bán dẫn. Với chuyên môn cao và thiết bị tiên tiến, chúng tôi vượt trội trong lĩnh vực gia công sản phẩm phi tiêu chuẩn, hướng tới mục tiêu trở thành doanh nghiệp công nghệ cao hàng đầu về vật liệu quang điện tử.
