Plaquette de quartz SiO₂ Plaquettes de quartz SiO₂ MEMS Température 2″ 3″ 4″ 6″ 8″ 12″

Brève description :

Les plaquettes de quartz jouent un rôle indispensable dans le développement des secteurs de l'électronique, des semi-conducteurs et de l'optique. Présentes dans les smartphones qui guident votre GPS, intégrées aux stations de base haute fréquence alimentant les réseaux 5G et intégrées aux outils de fabrication des micropuces de nouvelle génération, les plaquettes de quartz sont essentielles. Ces substrats de haute pureté permettent des innovations dans tous les domaines, de l'informatique quantique à la photonique avancée. Bien qu'issus de l'un des minéraux les plus abondants de la planète, les plaquettes de quartz sont conçues selon des normes de précision et de performance exceptionnelles.

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Caractéristiques

Diagramme détaillé

Plaquette de quartz fondu, plaquette de silice fondue de 4 pouces

Plaquettes de verre de silice fondue et de quartz optique-2

Introduction

Plaquettes de verre de silice fondue et de quartz optique

Que sont les plaquettes de quartz

Les plaquettes de quartz sont de fins disques circulaires fabriqués à partir de cristal de quartz synthétique ultra-pur. Disponibles dans des diamètres standard allant de 5 à 30 cm, les plaquettes de quartz ont généralement une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 6 mm. Contrairement au quartz naturel, qui forme des cristaux prismatiques irréguliers, le quartz synthétique est cultivé en laboratoire dans des conditions rigoureusement contrôlées, produisant des structures cristallines uniformes.

La cristallinité inhérente des plaquettes de quartz leur confère une résistance chimique, une transparence optique et une stabilité inégalées à haute température et sous contraintes mécaniques. Ces caractéristiques font des plaquettes de quartz un composant essentiel des dispositifs de précision utilisés dans la transmission de données, la détection, le calcul et les technologies laser.

Spécifications des plaquettes de quartz

Type de quartz	4	6	8	12
Taille
Diamètre (pouces)	4	6	8	12
Épaisseur (mm)	0,05–2	0,25–5	0,3–5	0,4–5
Tolérance de diamètre (pouces)	±0,1	±0,1	±0,1	±0,1
Tolérance d'épaisseur (mm)	Personnalisable	Personnalisable	Personnalisable	Personnalisable
Propriétés optiques
Indice de réfraction à 365 nm	1.474698	1.474698	1.474698	1.474698
Indice de réfraction à 546,1 nm	1.460243	1.460243	1.460243	1.460243
Indice de réfraction à 1014 nm	1.450423	1.450423	1.450423	1.450423
Transmission interne (1250–1650 nm)	> 99,9 %	> 99,9 %	> 99,9 %	> 99,9 %
Transmission totale (1250–1650 nm)	>92%	>92%	>92%	>92%
Qualité d'usinage
TTV (variation d'épaisseur totale, µm)	<3	<3	<3	<3
Planéité (µm)	≤15	≤15	≤15	≤15
Rugosité de surface (nm)	≤1	≤1	≤1	≤1
Arc (µm)	<5	<5	<5	<5
Propriétés physiques
Densité (g/cm³)	2.20	2.20	2.20	2.20
Module de Young (GPa)	74,20	74,20	74,20	74,20
Dureté de Mohs	6–7	6–7	6–7	6–7
Module de cisaillement (GPa)	31.22	31.22	31.22	31.22
coefficient de Poisson	0,17	0,17	0,17	0,17
Résistance à la compression (GPa)	1.13	1.13	1.13	1.13
Résistance à la traction (MPa)	49	49	49	49
Constante diélectrique (1 MHz)	3,75	3,75	3,75	3,75
Propriétés thermiques
Point de déformation (10¹⁴.⁵ Pa·s)	1000°C	1000°C	1000°C	1000°C
Point de recuit (10¹³ Pa·s)	1160°C	1160°C	1160°C	1160°C
Point de ramollissement (10⁷.⁶ Pa·s)	1620°C	1620°C	1620°C	1620°C

Applications des plaquettes de quartz

Les plaquettes de quartz sont conçues sur mesure pour répondre aux applications exigeantes dans de nombreux secteurs, notamment :

Appareils électroniques et RF

Les plaquettes de quartz sont au cœur des résonateurs et oscillateurs à cristal de quartz qui fournissent des signaux d'horloge pour les smartphones, les unités GPS, les ordinateurs et les appareils de communication sans fil.
Leur faible dilatation thermique et leur facteur Q élevé rendent les plaquettes de quartz parfaites pour les circuits de synchronisation à haute stabilité et les filtres RF.

Optoélectronique et imagerie

Les plaquettes de quartz offrent une excellente transmission UV et IR, ce qui les rend idéales pour les lentilles optiques, les séparateurs de faisceau, les fenêtres laser et les détecteurs.
Leur résistance aux radiations permet leur utilisation dans la physique des hautes énergies et les instruments spatiaux.

Semi-conducteurs et MEMS

Les plaquettes de quartz servent de substrats pour les circuits semi-conducteurs haute fréquence, en particulier dans les applications GaN et RF.
Dans les MEMS (systèmes micro-électromécaniques), les plaquettes de quartz convertissent les signaux mécaniques en signaux électriques via l'effet piézoélectrique, permettant ainsi la création de capteurs tels que des gyroscopes et des accéléromètres.

Fabrication et laboratoires de pointe

Les plaquettes de quartz de haute pureté sont largement utilisées dans les laboratoires chimiques, biomédicaux et photoniques pour les cellules optiques, les cuvettes UV et la manipulation d'échantillons à haute température.
Leur compatibilité avec les environnements extrêmes les rend adaptés aux chambres à plasma et aux outils de dépôt.

Comment sont fabriquées les plaquettes de quartz

Il existe deux principales voies de fabrication des plaquettes de quartz :

Plaquettes de quartz fondu

Les plaquettes de quartz fondu sont fabriquées en faisant fondre des granules de quartz naturel pour obtenir un verre amorphe, puis en découpant et en polissant le bloc solide en fines plaquettes. Ces plaquettes offrent :

Transparence UV exceptionnelle
Large plage de fonctionnement thermique (>1100°C)
Excellente résistance aux chocs thermiques

Ils sont idéaux pour les équipements de lithographie, les fours à haute température et les fenêtres optiques, mais ne conviennent pas aux applications piézoélectriques en raison du manque d'ordre cristallin.

Plaquettes de quartz cultivé

Les plaquettes de quartz cultivé sont produites synthétiquement pour produire des cristaux sans défaut, avec une orientation de réseau précise. Ces plaquettes sont conçues pour des applications nécessitant :

Angles de coupe exacts (coupe X, Y, Z, AT, etc.)
Oscillateurs haute fréquence et filtres SAW
Polariseurs optiques et dispositifs MEMS avancés

Le processus de production implique une croissance ensemencée dans des autoclaves, suivie d'un tranchage, d'une orientation, d'un recuit et d'un polissage.

Principaux fournisseurs de plaquettes de quartz

Les fournisseurs mondiaux spécialisés dans les plaquettes de quartz de haute précision comprennent :

Héraeus(Allemagne) – quartz fondu et synthétique
Quartz Shin-Etsu(Japon) – solutions de plaquettes de haute pureté
WaferPro(USA) – plaquettes et substrats de quartz de grand diamètre
Korth Kristalle(Allemagne) – plaquettes de cristal synthétique

L'évolution du rôle des plaquettes de quartz

Les plaquettes de quartz continuent d’évoluer en tant que composants essentiels dans les paysages technologiques émergents :

Miniaturisation– Les plaquettes de quartz sont fabriquées avec des tolérances plus strictes pour une intégration compacte des dispositifs.
Électronique à haute fréquence– De nouvelles conceptions de plaquettes de quartz s’étendent aux domaines mmWave et THz pour la 6G et le radar.
Détection de nouvelle génération– Des véhicules autonomes à l’IoT industriel, les capteurs à quartz deviennent de plus en plus essentiels.

Questions fréquemment posées sur les plaquettes de quartz

1. Qu'est-ce qu'une plaquette de quartz ?

Une plaquette de quartz est un disque fin et plat en dioxyde de silicium cristallin (SiO₂), généralement fabriqué dans des dimensions standard pour semi-conducteurs (par exemple, 2", 3", 4", 6", 8" ou 12"). Reconnue pour sa grande pureté, sa stabilité thermique et sa transparence optique, une plaquette de quartz est utilisée comme substrat ou support dans diverses applications de haute précision telles que la fabrication de semi-conducteurs, les dispositifs MEMS, les systèmes optiques et les procédés sous vide.

2. Quelle est la différence entre le quartz et le gel de silice ?

Le quartz est une forme solide cristalline de dioxyde de silicium (SiO₂), tandis que le gel de silice est une forme amorphe et poreuse de SiO₂, couramment utilisée comme dessiccant pour absorber l'humidité.

Le quartz est dur, transparent et utilisé dans les applications électroniques, optiques et industrielles.
Le gel de silice se présente sous forme de petites billes ou de granulés et est principalement utilisé pour le contrôle de l'humidité dans l'emballage, l'électronique et le stockage.

3. À quoi servent les cristaux de quartz ?

Les cristaux de quartz sont largement utilisés en électronique et en optique en raison de leurs propriétés piézoélectriques (ils génèrent une charge électrique sous contrainte mécanique). Parmi les applications courantes, on peut citer :

Oscillateurs et contrôle de fréquence(par exemple, montres à quartz, horloges, microcontrôleurs)
Composants optiques(par exemple, lentilles, lames d'onde, fenêtres)
Résonateurs et filtresdans les appareils RF et de communication
Capteurspour la pression, l'accélération ou la force
Fabrication de semi-conducteurscomme substrats ou fenêtres de processus

4. Pourquoi le quartz est-il utilisé dans les puces électroniques ?

Le quartz est utilisé dans les applications liées aux micropuces car il offre :

Stabilité thermiquelors de processus à haute température comme la diffusion et le recuit
Isolation électriqueen raison de ses propriétés diélectriques
Résistance chimiqueaux acides et aux solvants utilisés dans la fabrication des semi-conducteurs
Précision dimensionnelleet une faible dilatation thermique pour un alignement de lithographie fiable
Bien que le quartz lui-même ne soit pas utilisé comme matériau semi-conducteur actif (comme le silicium), il joue un rôle de soutien essentiel dans l'environnement de fabrication, en particulier dans les fours, les chambres et les substrats de photomasques.

À propos de nous

XKH est spécialisé dans le développement, la production et la commercialisation de haute technologie de verres optiques spéciaux et de nouveaux matériaux cristallins. Nos produits sont destinés aux secteurs de l'optique, de l'électronique grand public et de l'armée. Nous proposons des composants optiques en saphir, des protections d'objectifs pour téléphones portables, de la céramique, des LT, du carbure de silicium SIC, du quartz et des plaquettes de cristal semi-conducteur. Forts d'une expertise pointue et d'équipements de pointe, nous excellons dans le traitement de produits non standard et aspirons à devenir une entreprise de pointe dans le domaine des matériaux optoélectroniques.