SiO₂-Quarz-Wafer Quarz-Wafer SiO₂ MEMS Temperatur 2″ 3″ 4″ 6″ 8″ 12″

Kurze Beschreibung:

Quarzwafer spielen eine unverzichtbare Rolle für die Weiterentwicklung der Elektronik-, Halbleiter- und Optikindustrie. Sie finden sich in Smartphones, die Ihr GPS steuern, in Hochfrequenz-Basisstationen, die 5G-Netze mit Strom versorgen, und in Werkzeugen zur Herstellung von Mikrochips der nächsten Generation – Quarzwafer sind unverzichtbar. Diese hochreinen Substrate ermöglichen Innovationen in allen Bereichen, von Quantencomputing bis hin zu fortschrittlicher Photonik. Obwohl Quarzwafer aus einem der am häufigsten vorkommenden Mineralien der Erde gewonnen werden, werden sie mit außergewöhnlichen Präzisions- und Leistungsstandards gefertigt.

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Merkmale

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Wafer aus Quarzglas und optischem Quarzglas-2

Einführung

Wafer aus Quarzglas und optischem Quarzglas

Was sind Quarzwafer?

Quarzwafer sind dünne, runde Scheiben aus hochreinem synthetischem Quarzkristall. Sie sind in Standarddurchmessern von 2 bis 12 Zoll erhältlich und haben typischerweise eine Dicke von 0,5 mm bis 6 mm. Im Gegensatz zu natürlichem Quarz, der unregelmäßige prismatische Kristalle bildet, wird synthetischer Quarz unter streng kontrollierten Laborbedingungen gezüchtet, wodurch gleichmäßige Kristallstrukturen entstehen.

Die inhärente Kristallinität von Quarzwafern bietet unübertroffene chemische Beständigkeit, optische Transparenz und Stabilität bei hohen Temperaturen und mechanischer Belastung. Diese Eigenschaften machen Quarzwafer zu einer grundlegenden Komponente für Präzisionsgeräte, die in der Datenübertragung, Sensorik, Datenverarbeitung und laserbasierten Technologien eingesetzt werden.

Quarz-Wafer-Spezifikationen

Quarztyp	4	6	8	12
Größe
Durchmesser (Zoll)	4	6	8	12
Dicke (mm)	0,05–2	0,25–5	0,3–5	0,4–5
Durchmessertoleranz (Zoll)	±0,1	±0,1	±0,1	±0,1
Dickentoleranz (mm)	Anpassbar	Anpassbar	Anpassbar	Anpassbar
Optische Eigenschaften
Brechungsindex @365 nm	1,474698	1,474698	1,474698	1,474698
Brechungsindex @546,1 nm	1.460243	1.460243	1.460243	1.460243
Brechungsindex @1014 nm	1.450423	1.450423	1.450423	1.450423
Interne Transmission (1250–1650 nm)	>99,9 %	>99,9 %	>99,9 %	>99,9 %
Gesamtdurchlässigkeit (1250–1650 nm)	>92 %	>92 %	>92 %	>92 %
Bearbeitungsqualität
TTV (Gesamtdickenvariation, µm)	<3	<3	<3	<3
Ebenheit (µm)	≤15	≤15	≤15	≤15
Oberflächenrauheit (nm)	≤1	≤1	≤1	≤1
Krümmung (µm)	<5	<5	<5	<5
Physikalische Eigenschaften
Dichte (g/cm³)	2.20	2.20	2.20	2.20
Elastizitätsmodul (GPa)	74,20	74,20	74,20	74,20
Mohshärte	6–7	6–7	6–7	6–7
Schermodul (GPa)	31,22	31,22	31,22	31,22
Poissonzahl	0,17	0,17	0,17	0,17
Druckfestigkeit (GPa)	1.13	1.13	1.13	1.13
Zugfestigkeit (MPa)	49	49	49	49
Dielektrizitätskonstante (1 MHz)	3,75	3,75	3,75	3,75
Thermische Eigenschaften
Dehnungsgrenze (10¹⁴.⁵ Pa·s)	1000 °C	1000 °C	1000 °C	1000 °C
Kühlpunkt (10¹³ Pa·s)	1160 °C	1160 °C	1160 °C	1160 °C
Erweichungspunkt (10⁷.⁶ Pa·s)	1620 °C	1620 °C	1620 °C	1620 °C

Anwendungen von Quarzwafern

Quarzwafer werden kundenspezifisch entwickelt, um anspruchsvollen Anwendungen in verschiedenen Branchen gerecht zu werden, darunter:

Elektronik und HF-Geräte

Quarzwafer sind das Herzstück von Quarzkristallresonatoren und -oszillatoren, die Taktsignale für Smartphones, GPS-Geräte, Computer und drahtlose Kommunikationsgeräte bereitstellen.
Aufgrund ihrer geringen Wärmeausdehnung und ihres hohen Q-Faktors eignen sich Quarzwafer perfekt für hochstabile Zeitschaltkreise und HF-Filter.

Optoelektronik und Bildgebung

Quarzwafer bieten eine hervorragende UV- und IR-Durchlässigkeit und eignen sich daher ideal für optische Linsen, Strahlteiler, Laserfenster und Detektoren.
Ihre Strahlungsbeständigkeit ermöglicht den Einsatz in der Hochenergiephysik und in Weltrauminstrumenten.

Halbleiter und MEMS

Quarzwafer dienen als Substrate für Hochfrequenz-Halbleiterschaltungen, insbesondere in GaN- und HF-Anwendungen.
In MEMS (Mikroelektromechanische Systeme) wandeln Quarzscheiben über den piezoelektrischen Effekt mechanische Signale in elektrische um und ermöglichen so Sensoren wie Gyroskope und Beschleunigungsmesser.

Fortschrittliche Fertigung und Labore

Hochreine Quarzwafer werden in chemischen, biomedizinischen und photonischen Laboren häufig für optische Zellen, UV-Küvetten und die Handhabung von Proben bei hohen Temperaturen verwendet.
Aufgrund ihrer Kompatibilität mit extremen Umgebungen eignen sie sich für Plasmakammern und Abscheidungswerkzeuge.

Wie Quarzwafer hergestellt werden

Es gibt zwei primäre Herstellungswege für Quarzwafer:

Quarzglas-Wafer

Quarzglasscheiben werden durch Schmelzen von natürlichem Quarzgranulat zu amorphem Glas hergestellt. Anschließend wird der massive Block in dünne Scheiben geschnitten und poliert. Diese Quarzscheiben bieten:

Außergewöhnliche UV-Transparenz
Großer thermischer Betriebsbereich (>1100 °C)
Ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit

Sie eignen sich ideal für Lithografiegeräte, Hochtemperaturöfen und optische Fenster, sind jedoch aufgrund der fehlenden kristallinen Ordnung nicht für piezoelektrische Anwendungen geeignet.

Kultivierte Quarzwafer

Kultivierte Quarzwafer werden synthetisch gezüchtet, um fehlerfreie Kristalle mit präziser Gitterausrichtung zu erzeugen. Diese Wafer sind für Anwendungen konzipiert, die Folgendes erfordern:

Exakte Schnittwinkel (X-, Y-, Z-, AT-Schnitt, etc.)
Hochfrequenzoszillatoren und SAW-Filter
Optische Polarisatoren und fortschrittliche MEMS-Geräte

Der Produktionsprozess umfasst das Wachstum mittels Keimen in Autoklaven, gefolgt von Schneiden, Ausrichten, Glühen und Polieren.

Führende Anbieter von Quarzwafern

Zu den globalen Lieferanten, die auf hochpräzise Quarzwafer spezialisiert sind, gehören:

Heraeus(Deutschland) – geschmolzener und synthetischer Quarz
Shin-Etsu-Quarz(Japan) – hochreine Waferlösungen
WaferPro(USA) – Quarzwafer und -substrate mit großem Durchmesser
Korth Kristalle(Deutschland) – synthetische Kristallwafer

Die sich entwickelnde Rolle von Quarzwafern

Quarzwafer entwickeln sich weiterhin zu wesentlichen Komponenten in aufstrebenden Technologielandschaften:

Miniaturisierung– Quarzwafer werden mit engeren Toleranzen für eine kompakte Geräteintegration hergestellt.
Hochfrequenzelektronik– Neue Quarzwafer-Designs drängen in die mmWave- und THz-Bereiche für 6G und Radar.
Sensorik der nächsten Generation– Von autonomen Fahrzeugen bis hin zum industriellen IoT werden quarzbasierte Sensoren immer wichtiger.

Häufig gestellte Fragen zu Quarzwafern

1. Was ist ein Quarzwafer?

Ein Quarzwafer ist eine dünne, flache Scheibe aus kristallinem Siliziumdioxid (SiO₂), die typischerweise in Standardgrößen für Halbleiter hergestellt wird (z. B. 2", 3", 4", 6", 8" oder 12"). Ein Quarzwafer ist für seine hohe Reinheit, thermische Stabilität und optische Transparenz bekannt und wird als Substrat oder Träger in verschiedenen hochpräzisen Anwendungen wie der Halbleiterherstellung, MEMS-Geräten, optischen Systemen und Vakuumprozessen verwendet.

2. Was ist der Unterschied zwischen Quarz und Kieselgel?

Quarz ist eine kristalline feste Form von Siliziumdioxid (SiO₂), während Kieselgel eine amorphe und poröse Form von SiO₂ ist, die üblicherweise als Trockenmittel zur Absorption von Feuchtigkeit verwendet wird.

Quarz ist hart, transparent und wird in elektronischen, optischen und industriellen Anwendungen verwendet.
Kieselgel kommt in Form kleiner Kügelchen oder Körnchen vor und wird hauptsächlich zur Feuchtigkeitskontrolle in Verpackungen, Elektronik und Lagern verwendet.

3. Wofür werden Quarzkristalle verwendet?

Quarzkristalle werden aufgrund ihrer piezoelektrischen Eigenschaften (sie erzeugen unter mechanischer Belastung eine elektrische Ladung) häufig in der Elektronik und Optik eingesetzt. Zu den gängigen Anwendungen gehören:

Oszillatoren und Frequenzregelung(zB Quarzuhren, Uhren, Mikrocontroller)
Optische Komponenten(z. B. Linsen, Wellenplatten, Fenster)
Resonatoren und Filterin HF- und Kommunikationsgeräten
Sensorenfür Druck, Beschleunigung oder Kraft
Halbleiterfertigungals Substrate oder Prozessfenster

4. Warum wird Quarz in Mikrochips verwendet?

Quarz wird in Mikrochip-bezogenen Anwendungen verwendet, weil es Folgendes bietet:

Thermische Stabilitätbei Hochtemperaturprozessen wie Diffusion und Tempern
Elektrische Isolierungaufgrund seiner dielektrischen Eigenschaften
Chemische Beständigkeitzu Säuren und Lösungsmitteln, die in der Halbleiterherstellung verwendet werden
Maßgenauigkeitund geringe Wärmeausdehnung für eine zuverlässige Lithografieausrichtung
Obwohl Quarz selbst nicht als aktives Halbleitermaterial verwendet wird (wie Silizium), spielt es eine wichtige unterstützende Rolle in der Fertigungsumgebung – insbesondere in Öfen, Kammern und Fotomaskensubstraten.

Über uns

XKH ist spezialisiert auf die Hightech-Entwicklung, Produktion und den Vertrieb von speziellem optischem Glas und neuen Kristallmaterialien. Unsere Produkte kommen in der optischen Elektronik, der Unterhaltungselektronik und dem Militär zum Einsatz. Wir bieten optische Komponenten aus Saphir, Handy-Objektivabdeckungen, Keramik, LT, Siliziumkarbid (SIC), Quarz und Halbleiterkristall-Wafer an. Dank unserer Fachkompetenz und modernster Ausrüstung sind wir in der Verarbeitung nicht standardisierter Produkte führend und streben danach, ein führendes Hightech-Unternehmen für optoelektronische Materialien zu werden.