W jaki sposób generowane jest naprężenie w półprzewodnikowych produktach kwarcowych?

Kwarcjest podstawowym materiałem w zaawansowanych dziedzinach, takich jak półprzewodniki i instrumenty optyczne. Jednak istnienie stresu jest jak „bomba zegarowa”, która może uszkodzić właściwości fizyczne i chemiczne kwarcu, wpływając na efektywność użytkowania i żywotność jego produktów końcowych. Dlatego też dokładna analiza przyczyn naprężeń ma kluczowe znaczenie przy wytwarzaniu wysokiej jakości wyrobów kwarcowych.

Główne czynniki powstawania naprężeń kwarcowych

1. Różnice w budowie kryształów

Kwarc wykazuje wiele form krystalicznych, przy czym najbardziej rozpowszechnione są kwarc α, β i γ. Pod wpływem warunków zewnętrznych, takich jak zmiana temperatury, krystaliczna postać kwarcu ulegnie odwracalnej transformacji, której towarzyszy restrukturyzacja struktury sieci. Ta rekonstrukcja strukturalna modyfikuje odstępy i konfigurację atomów, generując w ten sposób wewnętrzne naprężenia w kwarcu.

2. Zanieczyszczenia i defekty krystaliczne

Obecność w kwarcu atomów zanieczyszczeń, takich jak Al i B, spowoduje zniekształcenie sieci, ponieważ ich promienie jonowe różnią się od promieni jonów Si i O gospodarza. Mogą zakłócić pierwotną równowagę sieci i wygenerować lokalne naprężenia. Dodatkowo defekty kryształów wewnątrz kwarcu mogą również powodować lokalne zniekształcenia sieci, a następnie generować naprężenia wewnętrzne.

3.Naprężenia termiczne spowodowane zmianami temperatury

Różnice w szybkościach zmian temperatury w różnych częściach produktów kwarcowych prowadzą do odpowiednich różnic w stopniu rozszerzalności i skurczu cieplnego. W tym wzajemnym utwierdzeniu wywołanym takimi różnicami powstają naprężenia termiczne. Na przykład, po szybkim schłodzeniu po obróbce w wysokiej temperaturze, powierzchnia produktu ochładza się i kurczy szybko w kontakcie z zimnym powietrzem lub płynem chłodzącym, podczas gdy wnętrze dłużej zatrzymuje ciepło, pozostając w wyższej temperaturze przy minimalnym skurczu. Skurcz powierzchni jest utrudniany przez wnętrze, generując naprężenia rozciągające na powierzchni i naprężenia ściskające wywierane przez powierzchnię na wnętrze.

4. Naprężenia mechaniczne powstające w wyniku obróbki mechanicznej

Podczas przetwarzania wyrobów kwarcowych wymagane są procedury obróbki mechanicznej, takie jak cięcie, szlifowanie, polerowanie oraz cięcie laserowe i wiercenie. Interakcja pomiędzy narzędziem tnącym a powierzchnią kwarcu powoduje w tym procesie odkształcenie plastyczne i sprężyste powierzchni materiału, pozostawiając w ten sposób naprężenia szczątkowe na powierzchni materiału i wewnątrz. Ponadto czynniki takie jak wibracje podczas obróbki i nierówna siła skrawania mogą również intensyfikować powstawanie naprężeń.

Semicorex zapewnia wysoką jakośćelementy kwarcowe. Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz dodatkowych szczegółów, nie wahaj się z nami skontaktować.

Numer telefonu kontaktowego +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com