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石英制品挑选与检测问题(干货知识)

发布时间:2021/5/14

一、石英制品检测问题盘点

石英产品制造商通常根据不同的应用环境对杂质进行分类,大体可以分为可见杂质(气泡、气线、色点、生料粒)、重金属、碱金属、羟基这四个方面。

关于可见杂质,我认为合格的石英产品中绝对不应存在气泡。色斑和原料颗粒的存在实际上证明了不合格的产品。任何制造商都应禁止此类产品流入其中。市场。

气泡的检测标准不同。无论过程是什么,都会不可避免地存在气泡。工业上的要求通常是直径小于0.5毫米且大于0.1毫米,并且总量不超过每立方厘米个。

这导致在自然光和强光下有两组完全不同的气泡检测标准。我个人认为,大直径的气泡会影响产品的机械强度,甚至在温度升高时也会破裂或破裂,而小尺寸的气泡对使用的影响很小。选择材料时,请尝试选择在自然光下没有可见气泡的产品。

在半导体工艺中,应更加注意产品中碱金属(如钾,钠和锂)的总含量。由于碱金属的活性特征,它们是半导体制造过程中的最大敌人。一旦石英产品中的碱金属含量很高,它们将直接导致半导体石英玻璃的污染和故障。 GE-214产品(目前在半导体工业中更受欢迎)对钾,钠和锂的含量要求小于0.6-0.7ppm,碱金属总量应小于2ppm。

通过对国内石英产品市场的了解,我发现在控制碱金属方面,各个制造商的水平差异很大,半导体行业对污染的容忍度远远超出了我的想象。

根据我们客观准确的化学分析,国内某知名电力电子公司将密闭膨胀管用于扩散过程,发现钾和钠的总含量超过4ppm,气体中碱金属的总含量超过4ppm。尾管超过30ppm。在这种严重污染的环境中,扩散过程没有受到干扰,半导体产品可以满足设计功能和使用寿命,并完全满足需求。

石英制品


二、怎么挑选合适的石英材料

选择石英材料无外乎从三个方面进行,首先是杂质含量,这一点,可以委托供应商提供样品,进行化学纯度分析,可以直接获得13种杂质含量的具体数据,再将数据与工艺要求的数据进行比对,如果超标则不可选择。

其次是要根据应用特点选择不同的工艺制程。光纤行业要求石英材料的红外透过能力,只能选择高纯进口粉料+等离子制砣工艺制取的石英材料,或采用化学合成工艺制取的合成石英材料;半导体工艺尽量选择气炼法或等离子法取得的材料,电光源等低价值应用本身不要求石英材料的高纯度,所以可以选择低价值的电熔法材料。

石英加工

外观

最后是比较外观,半导体行业中使用的石英制品,外观指两个方面,第一是玻璃加工精度和产品的材料水平,石英舟类的自动倒片的晶圆载具,如果工艺尺寸上与设备要求不符,机器开动之后就是哗啦啦的晶圆破碎;

一台石英舟拿在手里,棒材、管材上布满了气泡、色斑,这样的载具谁敢用?第二是产品的热加工工艺,技艺高超的热加工技师就好比是生活中的艺术家,他应该是力求完美的,绝不会把勉强凑合到一起的几块材料拿给用户。细节部分,我们可以仔细观察产品的焊缝是否平直、连接部是否美观大方等等。

对于部分半导体行业厂家,非GE-214或贺利氏100不考虑的要求,我个人是持反对意见的,首先这两种材料的总碱金属含量普遍在2ppm左右,国产高纯材料在这方面可以实现1ppm以下的水平,国产材料铝含量相对要高于进口同类产品一倍,耐温性能有很大程度的提高,而且就扩散工艺中石英材料“吃铝”的现象来说,国产材料相对进口材料会有所缓解。

石英制品加工



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石英材料的制取工艺分类

电熔法工艺,又可以分为真空电容、两步法、连续熔制等具体方法,原理就是通过电为动力来源,通过电阻、电弧、中频感应等方式加热,熔融粉料而制取石英玻璃的工艺,优点是效率较高,缺点是有接触熔制工艺造成的金属污染和快速熔融过程中形成的气泡气线无法有效祛除,所以该方案主要应用于照明用电光源行业。

气炼法工艺,可细分为一次成型的一步法及气炼制砣、电熔加工的两步法等,一步法的工艺特点是粉料玻璃化的程度偏低,产品的耐高温特性较好,缺点是外观较差,可见明显的沟渠样环纹,由于采用氢氧焰作为热动力,气炼法制取材料的羟基含量普遍较高。


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