Wafer de quartzo de SiO₂ Wafers de quartzo de SiO₂ MEMS Temperatura 2″ 3″ 4″ 6″ 8″ 12″

Descrição curta:

As pastilhas de quartzo desempenham um papel indispensável no avanço das indústrias de eletrônicos, semicondutores e óptica. Encontradas em smartphones que guiam seu GPS, incorporadas em estações base de alta frequência que alimentam redes 5G e integradas em ferramentas que fabricam microchips de última geração, as pastilhas de quartzo são essenciais. Esses substratos de alta pureza permitem inovações em tudo, desde a computação quântica até a fotônica avançada. Apesar de serem derivadas de um dos minerais mais abundantes da Terra, as pastilhas de quartzo são projetadas com padrões extraordinários de precisão e desempenho.

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Características

Diagrama Detalhado

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Wafers de sílica fundida e vidro de quartzo óptico-2

Introdução

Wafers de sílica fundida e vidro de quartzo óptico

O que são wafers de quartzo

Wafers de quartzo são discos finos e circulares criados a partir de cristal de quartzo sintético ultrapuro. Disponíveis em diâmetros padrão que variam de 2 a 12 polegadas, as espessuras dos wafers de quartzo variam tipicamente de 0,5 mm a 6 mm. Ao contrário do quartzo natural, que forma cristais prismáticos irregulares, o quartzo sintético é cultivado em condições laboratoriais rigorosamente controladas, produzindo estruturas cristalinas uniformes.

A cristalinidade inerente das lâminas de quartzo proporciona resistência química incomparável, transparência óptica e estabilidade sob altas temperaturas e estresse mecânico. Essas características fazem das lâminas de quartzo um componente fundamental para dispositivos de precisão utilizados em transmissão de dados, sensoriamento, computação e tecnologias baseadas em laser.

Especificações do wafer de quartzo

Tipo de quartzo	4	6	8	12
Tamanho
Diâmetro (polegadas)	4	6	8	12
Espessura (mm)	0,05–2	0,25–5	0,3–5	0,4–5
Tolerância de diâmetro (polegadas)	±0,1	±0,1	±0,1	±0,1
Tolerância de espessura (mm)	Personalizável	Personalizável	Personalizável	Personalizável
Propriedades ópticas
Índice de refração @365 nm	1.474698	1.474698	1.474698	1.474698
Índice de refração @546,1 nm	1.460243	1.460243	1.460243	1.460243
Índice de refração @1014 nm	1.450423	1.450423	1.450423	1.450423
Transmitância interna (1250–1650 nm)	>99,9%	>99,9%	>99,9%	>99,9%
Transmitância total (1250–1650 nm)	>92%	>92%	>92%	>92%
Qualidade de usinagem
TTV (Variação Total da Espessura, µm)	<3	<3	<3	<3
Planicidade (µm)	≤15	≤15	≤15	≤15
Rugosidade da superfície (nm)	≤1	≤1	≤1	≤1
Arco (µm)	<5	<5	<5	<5
Propriedades físicas
Densidade (g/cm³)	2.20	2.20	2.20	2.20
Módulo de Young (GPa)	74,20	74,20	74,20	74,20
Dureza de Mohs	6–7	6–7	6–7	6–7
Módulo de cisalhamento (GPa)	31.22	31.22	31.22	31.22
Razão de Poisson	0,17	0,17	0,17	0,17
Resistência à compressão (GPa)	1.13	1.13	1.13	1.13
Resistência à Tração (MPa)	49	49	49	49
Constante Dielétrica (1 MHz)	3,75	3,75	3,75	3,75
Propriedades térmicas
Ponto de tensão (10¹⁴.⁵ Pa·s)	1000°C	1000°C	1000°C	1000°C
Ponto de recozimento (10¹³ Pa·s)	1160°C	1160°C	1160°C	1160°C
Ponto de Amolecimento (10⁷.⁶ Pa·s)	1620°C	1620°C	1620°C	1620°C

Aplicações de wafers de quartzo

Os wafers de quartzo são projetados sob medida para atender a aplicações exigentes em diversos setores, incluindo:

Eletrônicos e dispositivos de RF

As pastilhas de quartzo são essenciais para ressonadores e osciladores de cristal de quartzo que fornecem sinais de clock para smartphones, unidades de GPS, computadores e dispositivos de comunicação sem fio.
Sua baixa expansão térmica e alto fator Q tornam os wafers de quartzo perfeitos para circuitos de temporização de alta estabilidade e filtros de RF.

Optoeletrônica e Imagem

Os wafers de quartzo oferecem excelente transmitância de UV e IR, tornando-os ideais para lentes ópticas, divisores de feixe, janelas de laser e detectores.
Sua resistência à radiação permite o uso em física de alta energia e instrumentos espaciais.

Semicondutores e MEMS

Wafers de quartzo servem como substratos para circuitos semicondutores de alta frequência, especialmente em aplicações de GaN e RF.
Em MEMS (Sistemas Microeletromecânicos), wafers de quartzo convertem sinais mecânicos em elétricos por meio do efeito piezoelétrico, habilitando sensores como giroscópios e acelerômetros.

Fabricação Avançada e Laboratórios

Wafers de quartzo de alta pureza são amplamente utilizados em laboratórios químicos, biomédicos e fotônicos para células ópticas, cubetas UV e manuseio de amostras em altas temperaturas.
Sua compatibilidade com ambientes extremos os torna adequados para câmaras de plasma e ferramentas de deposição.

Como as pastilhas de quartzo são feitas

Existem duas rotas principais de fabricação para wafers de quartzo:

Wafers de quartzo fundido

As lâminas de quartzo fundido são produzidas pela fusão de grânulos de quartzo natural em um vidro amorfo, que é então fatiado e polido em lâminas finas. Essas lâminas de quartzo oferecem:

Transparência UV excepcional
Ampla faixa de operação térmica (>1100°C)
Excelente resistência ao choque térmico

Eles são ideais para equipamentos de litografia, fornos de alta temperatura e janelas ópticas, mas não são adequados para aplicações piezoelétricas devido à falta de ordem cristalina.

Bolachas de quartzo cultivadas

Wafers de quartzo cultivados são cultivados sinteticamente para produzir cristais sem defeitos e com orientação precisa da rede. Esses wafers são projetados para aplicações que exigem:

Ângulos de corte exatos (corte X, Y, Z, AT, etc.)
Osciladores de alta frequência e filtros SAW
Polarizadores ópticos e dispositivos MEMS avançados

O processo de produção envolve o crescimento de sementes em autoclaves, seguido de fatiamento, orientação, recozimento e polimento.

Principais fornecedores de wafers de quartzo

Fornecedores globais especializados em wafers de quartzo de alta precisão incluem:

Heráeus(Alemanha) – quartzo fundido e sintético
Quartzo Shin-Etsu(Japão) – soluções de wafer de alta pureza
WaferPro(EUA) – wafers e substratos de quartzo de grande diâmetro
Korth Kristalle(Alemanha) – wafers de cristal sintético

A evolução do papel das pastilhas de quartzo

Os wafers de quartzo continuam a evoluir como componentes essenciais em cenários tecnológicos emergentes:

Miniaturização– Os wafers de quartzo estão sendo fabricados com tolerâncias mais rígidas para integração de dispositivos compactos.
Eletrônica de Alta Frequência– Novos projetos de wafers de quartzo estão avançando nos domínios mmWave e THz para 6G e radar.
Sensoriamento de última geração– De veículos autônomos à IoT industrial, sensores baseados em quartzo estão se tornando mais vitais.

Perguntas frequentes sobre wafers de quartzo

1. O que é uma pastilha de quartzo?

Um wafer de quartzo é um disco fino e plano feito de dióxido de silício cristalino (SiO₂), normalmente fabricado em tamanhos padrão de semicondutores (por exemplo, 2", 3", 4", 6", 8" ou 12"). Conhecido por sua alta pureza, estabilidade térmica e transparência óptica, um wafer de quartzo é usado como substrato ou transportador em várias aplicações de alta precisão, como fabricação de semicondutores, dispositivos MEMS, sistemas ópticos e processos de vácuo.

2. Qual é a diferença entre quartzo e sílica gel?

O quartzo é uma forma sólida cristalina de dióxido de silício (SiO₂), enquanto o gel de sílica é uma forma amorfa e porosa de SiO₂, comumente usada como dessecante para absorver umidade.

O quartzo é duro, transparente e usado em aplicações eletrônicas, ópticas e industriais.
O gel de sílica aparece como pequenas esferas ou grânulos e é usado principalmente para controle de umidade em embalagens, eletrônicos e armazenamento.

3. Para que são usados os cristais de quartzo?

Cristais de quartzo são amplamente utilizados em eletrônica e óptica devido às suas propriedades piezoelétricas (geram carga elétrica sob estresse mecânico). Aplicações comuns incluem:

Osciladores e controle de frequência(por exemplo, relógios de quartzo, relógios de pulso, microcontroladores)
Componentes ópticos(por exemplo, lentes, placas de onda, janelas)
Ressonadores e filtrosem dispositivos de RF e comunicação
Sensorespara pressão, aceleração ou força
Fabricação de semicondutorescomo substratos ou janelas de processo

4. Por que o quartzo é usado em microchips?

O quartzo é usado em aplicações relacionadas a microchips porque oferece:

Estabilidade térmicadurante processos de alta temperatura, como difusão e recozimento
Isolamento elétricodevido às suas propriedades dielétricas
Resistência químicapara ácidos e solventes usados na fabricação de semicondutores
Precisão dimensionale baixa expansão térmica para alinhamento litográfico confiável
Embora o quartzo em si não seja usado como material semicondutor ativo (como o silício), ele desempenha um papel vital de suporte no ambiente de fabricação, especialmente em fornos, câmaras e substratos de fotomáscara.

Sobre nós

A XKH é especializada no desenvolvimento, produção e vendas de alta tecnologia de vidros ópticos especiais e novos materiais de cristal. Nossos produtos atendem aos setores de eletrônica óptica, eletrônica de consumo e militar. Oferecemos componentes ópticos de safira, capas para lentes de celulares, cerâmicas, LT, SIC de carboneto de silício, quartzo e wafers de cristal semicondutor. Com expertise especializada e equipamentos de última geração, nos destacamos no processamento de produtos não padronizados, visando ser uma empresa líder em alta tecnologia em materiais optoeletrônicos.