Wafer Kuarsa SiO₂ Wafer Kuarsa SiO₂ MEMS Suhu 2″ 3″ 4″ 6″ 8″ 12″
Diagram Rinci


Perkenalan

Wafer kuarsa memainkan peran penting dalam memajukan industri elektronik, semikonduktor, dan optik. Wafer kuarsa, yang dapat ditemukan di ponsel pintar untuk memandu GPS Anda, tertanam di stasiun pangkalan frekuensi tinggi yang mendukung jaringan 5G, dan terintegrasi dalam peralatan manufaktur mikrochip generasi mendatang, sangatlah penting. Substrat dengan kemurnian tinggi ini memungkinkan inovasi dalam segala hal, mulai dari komputasi kuantum hingga fotonik canggih. Meskipun berasal dari salah satu mineral paling melimpah di Bumi, wafer kuarsa direkayasa dengan standar presisi dan kinerja yang luar biasa.
Apa itu Wafer Kuarsa?
Wafer kuarsa adalah cakram tipis melingkar yang terbuat dari kristal kuarsa sintetis ultra-murni. Tersedia dalam diameter standar mulai dari 2 hingga 12 inci, wafer kuarsa biasanya memiliki ketebalan antara 0,5 mm hingga 6 mm. Tidak seperti kuarsa alami yang membentuk kristal prismatik tidak beraturan, kuarsa sintetis ditumbuhkan dalam kondisi laboratorium yang terkontrol ketat, menghasilkan struktur kristal yang seragam.
Kristalinitas inheren wafer kuarsa memberikan ketahanan kimia, transparansi optik, dan stabilitas yang tak tertandingi di bawah suhu tinggi dan tekanan mekanis. Fitur-fitur ini menjadikan wafer kuarsa sebagai komponen dasar untuk perangkat presisi yang digunakan dalam transmisi data, penginderaan, komputasi, dan teknologi berbasis laser.
Spesifikasi Wafer Kuarsa
Jenis Kuarsa | 4 | 6 | 8 | 12 |
---|---|---|---|---|
Ukuran | ||||
Diameter (inci) | 4 | 6 | 8 | 12 |
Ketebalan (mm) | 0,05–2 | 0,25–5 | 0,3–5 | 0,4–5 |
Toleransi Diameter (inci) | ±0,1 | ±0,1 | ±0,1 | ±0,1 |
Toleransi Ketebalan (mm) | Dapat disesuaikan | Dapat disesuaikan | Dapat disesuaikan | Dapat disesuaikan |
Sifat Optik | ||||
Indeks Bias @365 nm | 1.474698 | 1.474698 | 1.474698 | 1.474698 |
Indeks Bias @546,1 nm | 1.460243 | 1.460243 | 1.460243 | 1.460243 |
Indeks Bias @1014 nm | 1.450423 | 1.450423 | 1.450423 | 1.450423 |
Transmisi Internal (1250–1650 nm) | >99,9% | >99,9% | >99,9% | >99,9% |
Total Transmisi (1250–1650 nm) | >92% | >92% | >92% | >92% |
Kualitas Pemesinan | ||||
TTV (Variasi Ketebalan Total, µm) | <3 | <3 | <3 | <3 |
Kerataan (µm) | ≤15 | ≤15 | ≤15 | ≤15 |
Kekasaran Permukaan (nm) | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
Busur (µm) | <5 | <5 | <5 | <5 |
Sifat Fisik | ||||
Kepadatan (g/cm³) | 2.20 | 2.20 | 2.20 | 2.20 |
Modulus Young (GPa) | 74.20 | 74.20 | 74.20 | 74.20 |
Kekerasan Mohs | 6–7 | 6–7 | 6–7 | 6–7 |
Modulus Geser (GPa) | 31.22 | 31.22 | 31.22 | 31.22 |
Rasio Poisson | 0.17 | 0.17 | 0.17 | 0.17 |
Kekuatan Tekan (GPa) | 1.13 | 1.13 | 1.13 | 1.13 |
Kekuatan Tarik (MPa) | 49 | 49 | 49 | 49 |
Konstanta Dielektrik (1 MHz) | 3,75 | 3,75 | 3,75 | 3,75 |
Sifat Termal | ||||
Titik Regangan (10¹⁴.⁵ Pa·s) | 1000 derajat celcius | 1000 derajat celcius | 1000 derajat celcius | 1000 derajat celcius |
Titik Anil (10¹³ Pa·s) | 1160 derajat celcius | 1160 derajat celcius | 1160 derajat celcius | 1160 derajat celcius |
Titik Pelunakan (10⁷.⁶ Pa·s) | 1620 derajat celcius | 1620 derajat celcius | 1620 derajat celcius | 1620 derajat celcius |
Aplikasi Wafer Kuarsa
Wafer kuarsa dirancang khusus untuk memenuhi aplikasi yang menuntut di berbagai industri, termasuk:
Elektronik dan Perangkat RF
- Wafer kuarsa merupakan inti resonator dan osilator kristal kuarsa yang menyediakan sinyal jam untuk telepon pintar, unit GPS, komputer, dan perangkat komunikasi nirkabel.
- Ekspansi termalnya yang rendah dan faktor Q yang tinggi membuat wafer kuarsa sempurna untuk rangkaian pengaturan waktu stabilitas tinggi dan filter RF.
Optoelektronika dan Pencitraan
- Wafer kuarsa menawarkan transmitansi UV dan IR yang sangat baik, membuatnya ideal untuk lensa optik, pemisah sinar, jendela laser, dan detektor.
- Ketahanannya terhadap radiasi memungkinkan penggunaan dalam fisika energi tinggi dan instrumen ruang angkasa.
Semikonduktor dan MEMS
- Wafer kuarsa berfungsi sebagai substrat untuk sirkuit semikonduktor frekuensi tinggi, terutama dalam aplikasi GaN dan RF.
- Dalam MEMS (Sistem Mikro-Elektro-Mekanik), wafer kuarsa mengubah sinyal mekanis menjadi sinyal listrik melalui efek piezoelektrik, yang mengaktifkan sensor seperti giroskop dan akselerometer.
Manufaktur dan Laboratorium Lanjutan
- Wafer kuarsa dengan kemurnian tinggi banyak digunakan di laboratorium kimia, biomedis, dan fotonik untuk sel optik, kuvet UV, dan penanganan sampel suhu tinggi.
- Kompatibilitasnya dengan lingkungan ekstrem membuatnya cocok untuk ruang plasma dan peralatan deposisi.
Cara Pembuatan Wafer Kuarsa
Ada dua rute manufaktur utama untuk wafer kuarsa:
Wafer Kuarsa Fused
Wafer kuarsa lebur dibuat dengan melelehkan butiran kuarsa alami menjadi kaca amorf, kemudian mengiris dan memoles blok padat tersebut menjadi wafer tipis. Wafer kuarsa ini menawarkan:
- Transparansi UV yang luar biasa
- Rentang operasi termal yang luas (>1100°C)
- Ketahanan guncangan termal yang sangat baik
Mereka ideal untuk peralatan litografi, tungku suhu tinggi, dan jendela optik tetapi tidak cocok untuk aplikasi piezoelektrik karena kurangnya tatanan kristal.
Wafer Kuarsa Berbudaya
Wafer kuarsa hasil kultur ditumbuhkan secara sintetis untuk menghasilkan kristal bebas cacat dengan orientasi kisi yang presisi. Wafer ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan:
- Sudut pemotongan yang tepat (X-, Y-, Z-, AT-cut, dsb.)
- Osilator frekuensi tinggi dan filter SAW
- Polarizer optik dan perangkat MEMS canggih
Proses produksi melibatkan pertumbuhan benih dalam autoklaf, diikuti oleh pengirisan, orientasi, pemanasan, dan pemolesan.
Pemasok Wafer Kuarsa Terkemuka
Pemasok global yang mengkhususkan diri dalam wafer kuarsa presisi tinggi meliputi:
- Heraeus(Jerman) – kuarsa yang dilebur dan disintesis
- Kuarsa Shin-Etsu(Jepang) – solusi wafer dengan kemurnian tinggi
- WaferPro(AS) – wafer kuarsa berdiameter lebar dan substrat
- Korth Kristalle(Jerman) – wafer kristal sintetis
Peran Wafer Kuarsa yang Berkembang
Wafer kuarsa terus berkembang sebagai komponen penting dalam lanskap teknologi yang sedang berkembang:
- Miniaturisasi– Wafer kuarsa dibuat dengan toleransi yang lebih ketat untuk integrasi perangkat yang ringkas.
- Elektronik Frekuensi Tinggi– Desain wafer kuarsa baru didorong ke domain mmWave dan THz untuk 6G dan radar.
- Penginderaan Generasi Berikutnya– Dari kendaraan otonom hingga IoT industri, sensor berbasis kuarsa menjadi semakin penting.
Pertanyaan yang sering diajukan tentang wafer kuarsa
1. Apa itu wafer kuarsa?
Wafer kuarsa adalah cakram tipis dan pipih yang terbuat dari silikon dioksida kristal (SiO₂), biasanya diproduksi dalam ukuran semikonduktor standar (misalnya, 2", 3", 4", 6", 8", atau 12"). Dikenal karena kemurniannya yang tinggi, stabilitas termal, dan transparansi optiknya, wafer kuarsa digunakan sebagai substrat atau pembawa dalam berbagai aplikasi presisi tinggi seperti fabrikasi semikonduktor, perangkat MEMS, sistem optik, dan proses vakum.
2. Apa perbedaan antara kuarsa dan silika gel?
Kuarsa merupakan bentuk padatan kristal dari silikon dioksida (SiO₂), sedangkan silika gel merupakan bentuk SiO₂ yang amorf dan berpori, umumnya digunakan sebagai bahan pengering untuk menyerap kelembapan.
- Kuarsa keras, transparan, dan digunakan dalam aplikasi elektronik, optik, dan industri.
- Silika gel muncul sebagai manik-manik atau butiran kecil dan terutama digunakan untuk pengendalian kelembapan dalam pengemasan, barang elektronik, dan penyimpanan.
3. Apa kegunaan kristal kuarsa?
Kristal kuarsa banyak digunakan dalam elektronika dan optik karena sifat piezoelektriknya (menghasilkan muatan listrik di bawah tekanan mekanis). Aplikasi umum meliputi:
- Osilator dan kontrol frekuensi(misalnya, jam kuarsa, jam, mikrokontroler)
- Komponen optik(misalnya, lensa, pelat gelombang, jendela)
- Resonator dan filterdalam perangkat RF dan komunikasi
- Sensoruntuk tekanan, percepatan, atau gaya
- Pembuatan semikonduktorsebagai substrat atau jendela proses
4. Mengapa kuarsa digunakan dalam microchip?
Kuarsa digunakan dalam aplikasi terkait microchip karena menawarkan:
- Stabilitas termalselama proses suhu tinggi seperti difusi dan anil
- Isolasi listrikkarena sifat dielektriknya
- Ketahanan kimiauntuk asam dan pelarut yang digunakan dalam fabrikasi semikonduktor
- Presisi dimensidan ekspansi termal rendah untuk penyelarasan litografi yang andal
- Meskipun kuarsa sendiri tidak digunakan sebagai bahan semikonduktor aktif (seperti silikon), ia memainkan peran pendukung penting dalam lingkungan fabrikasi—terutama dalam tungku, ruang, dan substrat fotomask.
Tentang Kami
XKH berspesialisasi dalam pengembangan, produksi, dan penjualan kaca optik khusus berteknologi tinggi serta material kristal baru. Produk kami melayani kebutuhan elektronik optik, elektronik konsumen, dan militer. Kami menawarkan komponen optik Safir, penutup lensa ponsel, Keramik, LT, Silikon Karbida SIC, Kuarsa, dan wafer kristal semikonduktor. Dengan keahlian dan peralatan mutakhir, kami unggul dalam pemrosesan produk non-standar, dengan tujuan menjadi perusahaan teknologi tinggi terkemuka di bidang material optoelektronik.
