Pastilha de quartzo SiO₂ Pastilhas de quartzo SiO₂ MEMS Temperatura 2″ 3″ 4″ 6″ 8″ 12″

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

Descrição resumida:

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

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Características

Diagrama detalhado

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Lâminas de vidro de quartzo óptico e sílica fundida-2

Introdução

Pastilhas de vidro de quartzo óptico e sílica fundida

O que são lâminas de quartzo?

As lâminas 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 lâminas de quartzo geralmente têm espessura de 0,5 mm a 6 mm. Ao contrário do quartzo natural, que forma cristais prismáticos irregulares, o quartzo sintético é cultivado sob condições de laboratório 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 usados em transmissão de dados, sensoriamento, computação e tecnologias a laser.

Especificações do wafer de quartzo

Tipo 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 a 365 nm	1,474698	1,474698	1,474698	1,474698
Índice de refração a 546,1 nm	1,460243	1,460243	1,460243	1,460243
Índice de refração a 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
Coeficiente 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 lâminas de quartzo

As lâminas de quartzo são projetadas sob medida para atender às exigências de diversas aplicações em vários setores, incluindo:

Eletrônicos e dispositivos de radiofrequência

As lâminas de quartzo são essenciais para os 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 radiofrequência.

Optoeletrônica e Imagem

As lâminas de quartzo oferecem excelente transmitância UV e IR, tornando-as ideais para lentes ópticas, divisores de feixe, janelas de laser e detectores.
Sua resistência à radiação permite o uso em física de altas energias e instrumentos espaciais.

Semicondutores e MEMS

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

Manufatura Avançada e Laboratórios

Lâminas de quartzo de alta pureza são amplamente utilizadas em laboratórios químicos, biomédicos e fotônicos para células ópticas, cubetas de UV e manipulação de amostras em altas temperaturas.
A sua compatibilidade com ambientes extremos torna-os adequados para câmaras de plasma e ferramentas de deposição.

Como são fabricadas as lâminas de quartzo

Existem duas principais rotas de fabricação para wafers de quartzo:

Lâminas de quartzo fundido

As lâminas de quartzo fundido são produzidas pela fusão de grânulos de quartzo natural em um vidro amorfo, seguida pelo corte e polimento do bloco sólido em lâminas finas. Essas lâminas de quartzo oferecem:

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

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.

Lâminas de quartzo cultivado

As lâminas de quartzo cultivado são produzidas sinteticamente para gerar cristais sem defeitos e com orientação precisa da rede cristalina. Essas lâminas são projetadas 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 por fatiamento, orientação, recozimento e polimento.

Principais fornecedores de wafers de quartzo

Os fornecedores globais especializados em wafers de quartzo de alta precisão incluem:

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

O papel em evolução das lâminas de quartzo

As lâminas de quartzo continuam a evoluir como componentes essenciais em cenários tecnológicos emergentes:

Miniaturização– Estão sendo fabricadas lâminas de quartzo com tolerâncias mais rigorosas para a integração de dispositivos compactos.
Eletrônica de Alta Frequência– Novos designs de wafers de quartzo estão avançando para os domínios de ondas milimétricas e terahertz para 6G e radar.
Sensoriamento de Próxima Geração– Dos veículos autônomos à IoT industrial, os sensores à base de quartzo estão se tornando cada vez mais vitais.

Perguntas frequentes sobre lâminas de quartzo

1. O que é uma lâmina de quartzo?

Uma pastilha 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"). Conhecida por sua alta pureza, estabilidade térmica e transparência óptica, a pastilha de quartzo é usada como substrato ou suporte em diversas aplicações de alta precisão, como fabricação de semicondutores, dispositivos MEMS, sistemas ópticos e processos a vácuo.

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

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 usado como dessecante para absorver umidade.

O quartzo é duro, transparente e utilizado em aplicações eletrônicas, ópticas e industriais.
O gel de sílica apresenta-se na forma de pequenas esferas ou grânulos e é utilizado principalmente para o controle da umidade em embalagens, eletrônicos e armazenamento.

3. Para que servem os cristais de quartzo?

Os cristais de quartzo são amplamente utilizados em eletrônica e óptica devido às suas propriedades piezoelétricas (eles geram uma carga elétrica sob tensão mecânica). Aplicações comuns incluem:

Osciladores e controle de frequência(ex: relógios de quartzo, relógios de parede, microcontroladores)
Componentes ópticos(ex: lentes, placas de onda, janelas)
Ressonadores e filtrosem dispositivos de radiofrequência 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 utilizado em aplicações relacionadas a microchips porque oferece:

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

Sobre nós

A XKH é especializada no desenvolvimento, produção e venda de alta tecnologia de vidros ópticos especiais e novos materiais cristalinos. Nossos produtos atendem aos setores de eletrônica óptica, eletrônicos de consumo e militar. Oferecemos componentes ópticos de safira, lentes para celulares, cerâmica, LT (tecido de baixa temperatura), carbeto de silício (SiC), quartzo e wafers de cristal semicondutor. Com expertise qualificada e equipamentos de ponta, nos destacamos no processamento de produtos não padronizados, com o objetivo de nos tornarmos uma empresa líder em alta tecnologia de materiais optoeletrônicos.