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

Description courte :

Les plaquettes de quartz jouent un rôle indispensable dans le développement des industries de l'électronique, des semi-conducteurs et de l'optique. Présentes dans les smartphones où elles guident le GPS, intégrées aux stations de base haute fréquence des réseaux 5G et aux outils de fabrication des microprocesseurs de nouvelle génération, les plaquettes de quartz sont essentielles. Ces substrats de haute pureté permettent des innovations dans des domaines aussi variés que l'informatique quantique et la photonique avancée. Bien que dérivées de l'un des minéraux les plus abondants sur Terre, les plaquettes de quartz sont conçues selon des normes de précision et de performance exceptionnelles.

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Caractéristiques

Diagramme détaillé

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

Introduction

Plaquettes de silice fondue et de verre de quartz optique

Que sont les plaquettes de quartz ?

Les plaquettes de quartz sont des disques minces et circulaires fabriqués à partir de cristal de quartz synthétique ultra-pur. Disponibles en diamètres standard de 5 à 30 cm (2 à 12 pouces), leur épaisseur varie généralement de 0,5 à 6 mm. Contrairement au quartz naturel, qui forme des cristaux prismatiques irréguliers, le quartz synthétique est cultivé en laboratoire dans des conditions rigoureusement contrôlées, ce qui permet d'obtenir des structures cristallines uniformes.

La cristallinité intrinsèque des plaquettes de quartz leur confère une résistance chimique, une transparence optique et une stabilité exceptionnelles sous haute température et contraintes mécaniques. Ces propriétés font des plaquettes de quartz un composant fondamental pour les 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
Transmittance interne (1250–1650 nm)	>99,9%	>99,9%	>99,9%	>99,9%
Transmittance totale (1250–1650 nm)	>92%	>92%	>92%	>92%
Qualité d'usinage
TTV (Variation totale d'épaisseur, 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 contrainte (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 exigences d'applications variées dans différents secteurs, notamment :

Dispositifs électroniques et RF

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

Optoélectronique et imagerie

Les plaquettes de quartz offrent une excellente transmittance 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 en physique des hautes énergies et dans les instruments spatiaux.

Semiconducteurs et MEMS

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

Fabrication avancée et laboratoires

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 principaux procédés 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 de quartz 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 afin d'obtenir des cristaux sans défauts présentant une orientation cristalline précise. Ces plaquettes sont conçues pour des applications nécessitant :

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

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

Principaux fournisseurs de plaquettes de quartz

Parmi les fournisseurs mondiaux spécialisés dans les plaquettes de quartz de haute précision, on peut citer :

Héraée(Allemagne) – quartz fondu et synthétique
Quartz Shin-Etsu(Japon) – solutions pour plaquettes de haute pureté
WaferPro(États-Unis) – plaquettes et substrats de quartz de grand diamètre
Korth Kristalle(Allemagne) – plaquettes de cristaux synthétiques

L'évolution du rôle des plaquettes de quartz

Les plaquettes de quartz continuent d'évoluer en tant que composants essentiels des paysages technologiques émergents :

miniaturisation– Les plaquettes de quartz sont désormais fabriquées avec des tolérances plus strictes pour une intégration compacte des dispositifs.
Électronique à haute fréquence– De nouvelles conceptions de plaquettes de quartz s'aventurent dans les domaines des ondes millimétriques et des térahertz pour la 6G et les radars.
Détection de nouvelle génération– Des véhicules autonomes à l'Internet des objets industriels, les capteurs à base de quartz deviennent de plus en plus indispensables.

Questions fréquemment posées sur les plaquettes de quartz

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

Une plaquette de quartz est un disque mince et plat composé de dioxyde de silicium cristallin (SiO₂), généralement fabriqué aux dimensions standard des 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 granules et est principalement utilisé pour le contrôle de l'humidité dans les emballages, 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 leurs 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 dispositifs RF et de communication
Capteurspour la pression, l'accélération ou la force
Fabrication de semi-conducteurscomme substrats ou fenêtres de processus

4. Pourquoi utilise-t-on du quartz dans les microprocesseurs ?

Le quartz est utilisé dans les applications liées aux microprocesseurs 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 solvants utilisés dans la fabrication des semi-conducteurs
Précision dimensionnelleet une faible dilatation thermique pour un alignement lithographique 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 vital dans l'environnement de fabrication, notamment dans les fours, les chambres et les substrats de photomasques.

À propos de nous

XKH est spécialisée dans le développement, la production et la vente de verres optiques spéciaux et de nouveaux matériaux cristallins de haute technologie. Nos produits sont destinés à l'électronique optique, à l'électronique grand public et au secteur militaire. Nous proposons des composants optiques en saphir, des films de protection pour objectifs de téléphones portables, de la céramique, du LT, du carbure de silicium (SiC), du quartz et des plaquettes de cristal semi-conducteur. Grâce à notre expertise et à nos équipements de pointe, nous excellons dans la transformation de produits non standard, avec pour ambition de devenir une entreprise leader dans le domaine des matériaux optoélectroniques.