Come viene generato lo stress nei prodotti semiconduttori al quarzo?

Quarzoè il materiale primario in campi di fascia alta come semiconduttori e strumenti ottici. Tuttavia, l'esistenza dello stress è come una "bomba a orologeria", che può danneggiare le proprietà fisiche e chimiche del quarzo, influenzando l'effetto di utilizzo e la durata dei suoi prodotti finali. Pertanto, analizzare approfonditamente le cause dello stress è di vitale importanza per la produzione di prodotti in quarzo di alta qualità.

Principali fattori di generazione dello stress del quarzo

1. Differenze nella struttura cristallina

Il quarzo presenta molteplici forme cristalline, di cui il quarzo α, β e γ sono i più diffusi. Poiché le condizioni esterne come il cambiamento della temperatura, la forma cristallina del quarzo subirà una trasformazione reversibile accompagnata dalla ristrutturazione della sua struttura reticolare. Questa ricostruzione strutturale modifica la spaziatura e la configurazione atomica, generando così stress interno all'interno del quarzo.

2. Impurità e difetti del cristallo

La presenza di atomi di impurità come Al e B nel quarzo risulterà in una distorsione del reticolo poiché i loro raggi ionici differiscono da quelli degli ioni ospiti Si e O. Possono interrompere l'equilibrio reticolare originale e generare stress locale. Inoltre, i difetti cristallini all’interno del quarzo possono anche provocare una distorsione reticolare locale e successivamente generare stress interno.

3. Stress termico causato dalle variazioni di temperatura

Le variazioni nei tassi di cambiamento della temperatura tra le diverse parti dei prodotti al quarzo portano a differenze corrispondenti nel grado di espansione e contrazione termica. Lo stress termico si genera in questo vincolo reciproco causato da tali differenze. Ad esempio, quando viene raffreddata rapidamente dopo la lavorazione ad alta temperatura, la superficie del prodotto si raffredda e si contrae rapidamente al contatto con l'aria fredda o il fluido di raffreddamento, mentre l'interno trattiene il calore più a lungo, rimanendo a una temperatura più elevata con una contrazione minima. La contrazione superficiale è ostacolata dall'interno, generando sollecitazioni di trazione sulla superficie e sollecitazioni di compressione esercitate dalla superficie all'interno.

4.Sollecitazioni meccaniche generate dalle lavorazioni meccaniche

Durante la lavorazione dei prodotti al quarzo, sono necessarie procedure di lavorazione meccanica come taglio, molatura, lucidatura, taglio laser e foratura. In questo processo l'interazione tra l'utensile da taglio e la superficie del quarzo causerà una deformazione plastica ed elastica sulla superficie del materiale, lasciando così uno stress residuo sulla superficie del materiale e all'interno. Inoltre, fattori come le vibrazioni durante la lavorazione e la forza di taglio irregolare possono anche intensificare la generazione di stress.

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E-mail: sales@semicorex.com

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