1. Põhimõisted
Klaas{0}}keraamika:Kontrollitud kristallisatsiooniprotsessiga valmistatud komposiitmaterjal, mis sisaldab kristallilist faasi (50-95%) ja jääkklaasifaasi, ühendades nii klaasi kui keraamika omadused.
Sulatatud ränidioksiid:Amorfne ränidioksiid (SiO₂), mis tekib kõrge -puhtusastmega sulakvartsi kiirel jahutamisel, mille tulemuseks on mitte-kristalliline klaas.
2. Üldised omadused
- Põhikoostis: mõlemad koosnevad peamiselt ränidioksiidist (SiO₂)
- Madal soojuspaisumine: mõlemal on äärmiselt madal soojuspaisumistegur ja suurepärane termiline stabiilsus
- Optiline läbipaistvus: mõlemat saab valmistada väga läbipaistvate materjalidena
- Kõrge{0}}temperatuuri rakendused: mõlemat saab kasutada kõrge{1}}temperatuuri keskkonnas
- Elektriisolatsioon: mõlemad on suurepärased elektriisolaatorid
- Pooljuhtide rakendused: mõlemal on pooljuhtide valmistamisel olulised rakendused (vahvlikandjad, litograafiaseadmete komponendid jne)
3. Põhiliste erinevuste võrdlus
|
Iseloomulik |
Klaas{0}}Keraamika |
Sulatatud ränidioksiid |
|
Mikrostruktuur |
Kristall + klaasfaas (mitmefaasiline komposiit) |
Täiesti amorfne (ühefaasiline{0}}klaas) |
|
Soojuspaisumise koefitsient |
Saab konstrueerida nulli või isegi negatiivse laienemiseni |
Väga madal, kuid siiski positiivne (~0,5×10⁻⁶/kraad) |
|
Termiline stabiilsus |
Suurepärane, talub tugevat termilist šokki |
Suurepärane, kuid veidi madalamate piiridega |
|
Mehaaniline tugevus |
Kõrgem (kristallilise faasi tugevdamine) |
Suhteliselt madalam |
|
Kõvadus |
Kõrgem |
Suhteliselt madalam |
|
Soojusjuhtivus |
Kõrgem |
Madalam |
|
Puhtus |
Sisaldab erinevaid lisandeid, madalama puhtusastmega |
Äärmiselt kõrge SiO₂ puhtusastmega (99,9%+) |
|
Maksimaalne teenindustemperatuur |
1200-1400 kraadi |
1100-1200 kraadi |
|
Töödeldavus |
Võib moodustada nagu klaas, seejärel kristalliseeruda |
Kuumvormitav, külmtöödeldav |
|
Maksumus |
Suhteliselt madalam |
Kõrgete puhtusastmete{0}}kulu kõrge |
|
UV-kiirgus |
Keskmine |
Suurepärane (läbipaistev kuni sügav UV) |
4. Tüüpilised pooljuhtide tööstuse rakendused
Klaas{0}}keraamika (nt Zerodur, Astrosital):
- Optilised alused ja peeglikinnitused EUV litograafiaseadmetele (kasutades nullpaisumisomadusi)
- Vahvlite teisaldamise robotkäed
- Täpsed positsioneerimisplatvormid
- Kõrgetemperatuurilised{0}}protsessikandjad
Sulatatud ränidioksiid:
- Deep UV (DUV) litograafia optilised läätsed ja prismad
- Vahvlikandjad ja kvartspaadid
- Plasma söövituskambri komponendid
- Pooljuht{0}}kvartstorud ja tiiglid
- Optilised aknad
5. Peamised protsesside erinevused
Klaas{0}}keraamika:Materjali ettevalmistamine → Sulamine → Vormimine → Kristallimise kuumtöötlus (kahe-etapiline protsess: tuuma moodustumine + kristallide kasvatamine) → Järel-töötlemine
Sulatatud ränidioksiid:Kõrge-puhtusastmega kvartsliiv → Kõrg-temperatuur sulamine (kaar/plasma/leek) → Kiire jahutusvormimine → lõõmutamine → järel{2}}töötlemine
6. Kokkuvõte
Mõlemad materjalid on madala-paisumisega kõrge-temperatuuriga materjalid, kuid neil on põhimõtteliselt erinevad tehnoloogilised lähenemisviisid: klaas-keraamika saavutab läbi kristalliseerumise läbimurde toimimises, muutes selle ideaalseks konstruktsioonikomponentide ja täpse positsioneerimise jaoks; Sulatatud ränidioksiid paistab silma oma kõrge-puhtusastmega amorfse olekuga, olles optikas asendamatu, eriti sügavas UV-vahemikus.
Pooljuhtide tööstuse tarneahelas on need kaks materjali pigem üksteist täiendavad kui konkureerivad ning kumbki kasutab oma eeliseid erinevates rakendusstsenaariumides.
