Wie entsteht die Spannung in Halbleiterquarzprodukten?

Quarzist das Hauptmaterial in High-End-Bereichen wie Halbleitern und optischen Instrumenten. Allerdings ist die Existenz von Stress wie eine „Zeitbombe“, die die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Quarz schädigen und so die Nutzungswirkung und die Lebensdauer seiner Endprodukte beeinträchtigen kann. Daher ist eine gründliche Analyse der Stressursachen für die Herstellung hochwertiger Quarzprodukte von entscheidender Bedeutung.

Hauptfaktoren der Quarzspannungserzeugung

1. Unterschiede in der Kristallstruktur

Quarz weist mehrere Kristallformen auf, wobei α-Quarz, β-Quarz und γ-Quarz am häufigsten vorkommen. Wenn sich äußere Bedingungen wie Temperaturänderungen ändern, erfährt die Kristallform von Quarz eine reversible Umwandlung, die mit einer Umstrukturierung seiner Gitterstruktur einhergeht. Diese strukturelle Rekonstruktion verändert den Atomabstand und die Atomkonfiguration und erzeugt dadurch innere Spannungen im Quarz.

2.Kristallverunreinigungen und -defekte

Das Vorhandensein von Verunreinigungsatomen wie Al und B in Quarz führt zu einer Gitterverzerrung, da sich ihre Ionenradien von denen der Wirts-Si- und O-Ionen unterscheiden. Sie können das ursprüngliche Gittergleichgewicht stören und lokale Spannungen erzeugen. Darüber hinaus können Kristalldefekte im Inneren von Quarz auch zu lokalen Gitterverzerrungen führen und in der Folge innere Spannungen erzeugen.

3.Thermische Belastung durch Temperaturänderungen

Schwankungen der Temperaturänderungsraten in verschiedenen Teilen der Quarzprodukte führen zu entsprechenden Unterschieden im Grad der thermischen Ausdehnung und Kontraktion. In dieser durch solche Unterschiede verursachten gegenseitigen Spannung entsteht thermischer Stress. Wenn es beispielsweise nach einer Hochtemperaturverarbeitung schnell abgekühlt wird, kühlt sich die Produktoberfläche ab und zieht sich bei Kontakt mit kalter Luft oder Kühlflüssigkeit schnell zusammen, während das Innere die Wärme länger speichert und bei minimaler Kontraktion auf einer höheren Temperatur bleibt. Die Oberflächenkontraktion wird durch das Innere behindert, wodurch eine Zugspannung auf der Oberfläche und eine Druckspannung erzeugt wird, die von der Oberfläche auf das Innere ausgeübt wird.

4.Mechanische Belastung, die durch mechanische Bearbeitung entsteht

Bei der Bearbeitung von Quarzprodukten sind mechanische Bearbeitungsverfahren wie Schneiden, Schleifen, Polieren sowie Laserschneiden und Bohren erforderlich. Die Wechselwirkung zwischen dem Schneidwerkzeug und der Quarzoberfläche führt bei diesem Prozess zu einer plastischen und elastischen Verformung der Materialoberfläche, wodurch Restspannungen auf der Materialoberfläche und im Inneren zurückbleiben. Darüber hinaus können Faktoren wie Vibrationen während der Bearbeitung und ungleichmäßige Schnittkräfte die Spannungsentstehung verstärken.

Semicorex bietet hohe QualitätQuarzkomponenten. Wenn Sie Fragen haben oder weitere Informationen benötigen, zögern Sie bitte nicht, mit uns Kontakt aufzunehmen.

Kontaktieren Sie uns unter der Telefonnummer +86-13567891907

E-Mail: sales@semicorex.com