SiO₂-Quarzwafer Quarzwafer SiO₂-MEMS Temperatur 2″ 3″ 4″ 6″ 8″ 12″

Kurzbeschreibung:

Quarzwafer spielen eine unverzichtbare Rolle für den Fortschritt der Elektronik-, Halbleiter- und Optikindustrie. Sie finden sich in Smartphones, die das GPS steuern, sind in Hochfrequenz-Basisstationen für 5G-Netze integriert und werden in Fertigungsanlagen für Mikrochips der nächsten Generation eingesetzt – Quarzwafer sind essenziell. Diese hochreinen Substrate ermöglichen Innovationen in Bereichen wie Quantencomputing und fortschrittlicher Photonik. Obwohl sie aus einem der häufigsten Mineralien der Erde gewonnen werden, zeichnen sich Quarzwafer durch außergewöhnliche Präzision und Leistungsfähigkeit aus.

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Merkmale

Detailliertes Diagramm

4-Zoll-Quarzwafer aus geschmolzenem Siliziumdioxid

Wafer aus Quarzglas und optischem Quarzglas-2

Einführung

Wafer aus Quarzglas und optischem Quarzglas

Was sind Quarzwafer?

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

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

Quarzwafer-Spezifikationen

Quarzart	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 bei 365 nm	1,474698	1,474698	1,474698	1,474698
Brechungsindex bei 546,1 nm	1,460243	1,460243	1,460243	1,460243
Brechungsindex bei 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
Bogen (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
Mohs-Härte	6–7	6–7	6–7	6–7
Schermodul (GPa)	31,22	31,22	31,22	31,22
Poisson-Verhältnis	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
Dehnungspunkt (10¹⁴,⁵ Pa·s)	1000°C	1000°C	1000°C	1000°C
Glühpunkt (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

Quarzscheiben werden kundenspezifisch gefertigt, um anspruchsvollen Anwendungen in verschiedenen Branchen gerecht zu werden, darunter:

Elektronik- und HF-Bauelemente

Quarzscheiben sind der Kern von Quarzkristallresonatoren und -oszillatoren, die Taktsignale für Smartphones, GPS-Geräte, Computer und drahtlose Kommunikationsgeräte liefern.
Durch ihre geringe Wärmeausdehnung und ihren hohen Gütefaktor eignen sich Quarzscheiben ideal für hochstabile Zeitgeberschaltungen und HF-Filter.

Optoelektronik und Bildgebung

Quarzscheiben bieten eine ausgezeichnete 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 bei Weltrauminstrumenten.

Halbleiter und MEMS

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

Fortschrittliche Fertigung & Labore

Hochreine Quarzscheiben werden in chemischen, biomedizinischen und photonischen Laboren häufig für optische Zellen, UV-Küvetten und die Handhabung von Hochtemperaturproben verwendet.
Ihre Kompatibilität mit extremen Umgebungen macht sie geeignet für Plasmakammern und Beschichtungsanlagen.

Wie Quarzwafer hergestellt werden

Es gibt zwei primäre Herstellungsverfahren für Quarzwafer:

Quarzglasscheiben

Quarzglasscheiben werden hergestellt, indem natürliche Quarzgranulate in amorphes Glas eingeschmolzen und der massive Block anschließend in dünne Scheiben geschnitten und poliert wird. Diese Quarzglasscheiben bieten folgende Vorteile:

Außergewöhnliche UV-Transparenz
Breiter thermischer Betriebstemperaturbereich (>1100°C)
Ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit

Sie eignen sich ideal für Lithographieanlagen, Hochtemperaturöfen und optische Fenster, sind aber aufgrund fehlender kristalliner Ordnung für piezoelektrische Anwendungen nicht geeignet.

Kulturquarz-Wafer

Quarzwafer werden synthetisch hergestellt, um fehlerfreie Kristalle mit präziser Gitterorientierung zu erzeugen. Diese Wafer werden für Anwendungen entwickelt, die Folgendes erfordern:

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

Der Produktionsprozess umfasst das Anzüchten der Proben in Autoklaven, gefolgt von Schneiden, Ausrichten, Tempern und Polieren.

Führende Quarzwafer-Lieferanten

Zu den globalen Anbietern, die sich auf hochpräzise Quarzwafer spezialisiert haben, gehören:

Heraios(Deutschland) – Quarzglas und synthetischer Quarz
Shin-Etsu-Quarz(Japan) – hochreine Waferlösungen
WaferPro(USA) – Quarzscheiben und -substrate mit großem Durchmesser
Korth Kristalle(Deutschland) – synthetische Kristallwafer

Die sich wandelnde Rolle von Quarzwafern

Quarzscheiben entwickeln sich weiterhin zu unverzichtbaren Komponenten in aufstrebenden Technologielandschaften:

Miniaturisierung– Quarzscheiben werden mit engeren Toleranzen für die Integration kompakter Bauelemente hergestellt.
Hochfrequenzelektronik– Neue Quarzwafer-Designs drängen in den Millimeterwellen- und Terahertz-Bereich 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 Quarzplättchen

1. Was ist ein Quarzplättchen?

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

2. Worin besteht der Unterschied zwischen Quarz und Kieselgel?

Quarz ist eine kristalline, feste Form von Siliciumdioxid (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 eingesetzt.
Kieselgel erscheint als kleine Kügelchen oder Granulate und wird hauptsächlich zur Feuchtigkeitskontrolle in Verpackungen, Elektronik und Lagerung eingesetzt.

3. Wozu werden Quarzkristalle verwendet?

Quarzkristalle finden aufgrund ihrer piezoelektrischen Eigenschaften (sie erzeugen unter mechanischer Belastung eine elektrische Ladung) breite Anwendung in der Elektronik und Optik. Typische Anwendungsgebiete sind:

Oszillatoren und Frequenzsteuerung(z. B. Quarzuhren, Wecker, 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 Anwendungen im Bereich der Mikrochips eingesetzt, weil er folgende Eigenschaften bietet:

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

Über uns

XKH ist spezialisiert auf die Entwicklung, Produktion und den Vertrieb von Spezialglas und neuen Kristallmaterialien. Unsere Produkte finden Anwendung in der Optoelektronik, der Unterhaltungselektronik und im Militärbereich. Wir bieten optische Saphirkomponenten, Objektivabdeckungen für Mobiltelefone, Keramik, LT, Siliziumkarbid (SiC), Quarz und Halbleiterkristallwafer an. Dank unserer Expertise und modernster Ausrüstung zeichnen wir uns durch die Fertigung von Sonderanfertigungen aus und streben die Position eines führenden Hightech-Unternehmens für optoelektronische Materialien an.