Oblea de cuarzo de SiO₂ Obleas de cuarzo MEMS de SiO₂ Temperatura 2″ 3″ 4″ 6″ 8″ 12″

Descripción breve:

Las obleas de cuarzo desempeñan un papel indispensable en el avance de las industrias de la electrónica, los semiconductores y la óptica. Presentes en los teléfonos inteligentes que guían el GPS, integradas en las estaciones base de alta frecuencia que alimentan las redes 5G e integradas en las herramientas que fabrican microchips de última generación, las obleas de cuarzo son esenciales. Estos sustratos de alta pureza permiten innovaciones en todos los ámbitos, desde la computación cuántica hasta la fotónica avanzada. A pesar de derivar de uno de los minerales más abundantes de la Tierra, las obleas de cuarzo se diseñan con extraordinarios estándares de precisión y rendimiento.

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Características

Diagrama detallado

oblea de cuarzo fundido de 4 pulgadas y oblea de sílice fundida

Obleas de vidrio de cuarzo óptico y sílice fundida-2

Introducción

Obleas de vidrio de cuarzo óptico y sílice fundida

¿Qué son las obleas de cuarzo?

Las obleas de cuarzo son discos delgados y circulares fabricados a partir de cristal de cuarzo sintético ultrapuro. Disponibles en diámetros estándar de 5 a 30 cm (2 a 12 pulgadas), su grosor suele variar entre 0,5 mm y 6 mm. A diferencia del cuarzo natural, que forma cristales prismáticos irregulares, el cuarzo sintético se cultiva en condiciones de laboratorio estrictamente controladas, lo que produce estructuras cristalinas uniformes.

La cristalinidad inherente de las obleas de cuarzo proporciona una resistencia química, transparencia óptica y estabilidad inigualables a altas temperaturas y bajo tensión mecánica. Estas características las convierten en un componente fundamental para dispositivos de precisión utilizados en la transmisión de datos, la detección, la computación y las tecnologías basadas en láser.

Especificaciones de las obleas de cuarzo

Tipo de cuarzo	4	6	8	12
Tamaño
Diámetro (pulgadas)	4	6	8	12
Espesor (mm)	0,05–2	0,25–5	0,3–5	0,4–5
Tolerancia de diámetro (pulgadas)	±0,1	±0,1	±0,1	±0,1
Tolerancia de espesor (mm)	Personalizable	Personalizable	Personalizable	Personalizable
Propiedades ópticas
Índice de refracción a 365 nm	1.474698	1.474698	1.474698	1.474698
Índice de refracción a 546,1 nm	1.460243	1.460243	1.460243	1.460243
Índice de refracción a 1014 nm	1.450423	1.450423	1.450423	1.450423
Transmitancia interna (1250–1650 nm)	>99,9%	>99,9%	>99,9%	>99,9%
Transmitancia total (1250–1650 nm)	>92%	>92%	>92%	>92%
Calidad del mecanizado
VTT (Variación del espesor total, µm)	<3	<3	<3	<3
Planitud (µm)	≤15	≤15	≤15	≤15
Rugosidad superficial (nm)	≤1	≤1	≤1	≤1
Arco (µm)	<5	<5	<5	<5
Propiedades físicas
Densidad (g/cm³)	2.20	2.20	2.20	2.20
Módulo de Young (GPa)	74.20	74.20	74.20	74.20
Dureza de Mohs	6–7	6–7	6–7	6–7
Módulo de corte (GPa)	31.22	31.22	31.22	31.22
Coeficiente de Poisson	0,17	0,17	0,17	0,17
Resistencia a la compresión (GPa)	1.13	1.13	1.13	1.13
Resistencia a la tracción (MPa)	49	49	49	49
Constante dieléctrica (1 MHz)	3.75	3.75	3.75	3.75
Propiedades térmicas
Punto de deformación (10¹⁴.⁵ Pa·s)	1000°C	1000°C	1000°C	1000°C
Punto de recocido (10¹³ Pa·s)	1160°C	1160°C	1160°C	1160°C
Punto de ablandamiento (10⁷.⁶ Pa·s)	1620°C	1620°C	1620°C	1620°C

Aplicaciones de las obleas de cuarzo

Las obleas de cuarzo están diseñadas a medida para satisfacer aplicaciones exigentes en todas las industrias, incluidas:

Electrónica y dispositivos de radiofrecuencia

Las obleas de cuarzo son fundamentales para los resonadores y osciladores de cristal de cuarzo que proporcionan señales de reloj para teléfonos inteligentes, unidades GPS, computadoras y dispositivos de comunicación inalámbrica.
Su baja expansión térmica y alto factor Q hacen que las obleas de cuarzo sean perfectas para circuitos de temporización de alta estabilidad y filtros de RF.

Optoelectrónica e imágenes

Las obleas de cuarzo ofrecen una excelente transmitancia UV e IR, lo que las hace ideales para lentes ópticas, divisores de haz, ventanas láser y detectores.
Su resistencia a la radiación permite su uso en instrumentos espaciales y de física de altas energías.

Semiconductores y MEMS

Las obleas de cuarzo sirven como sustratos para circuitos semiconductores de alta frecuencia, especialmente en aplicaciones de GaN y RF.
En los MEMS (sistemas microelectromecánicos), las obleas de cuarzo convierten las señales mecánicas en eléctricas a través del efecto piezoeléctrico, lo que permite utilizar sensores como giroscopios y acelerómetros.

Fabricación avanzada y laboratorios

Las obleas de cuarzo de alta pureza se utilizan ampliamente en laboratorios químicos, biomédicos y fotónicos para celdas ópticas, cubetas UV y manipulación de muestras a alta temperatura.
Su compatibilidad con entornos extremos los hace adecuados para cámaras de plasma y herramientas de deposición.

Cómo se fabrican las obleas de cuarzo

Existen dos rutas principales de fabricación de obleas de cuarzo:

Obleas de cuarzo fundido

Las obleas de cuarzo fundido se fabrican fundiendo gránulos de cuarzo natural en un vidrio amorfo, para luego cortar y pulir el bloque sólido en obleas delgadas. Estas obleas de cuarzo ofrecen:

Transparencia UV excepcional
Amplio rango de funcionamiento térmico (>1100 °C)
Excelente resistencia al choque térmico.

Son ideales para equipos de litografía, hornos de alta temperatura y ventanas ópticas, pero no son adecuados para aplicaciones piezoeléctricas debido a la falta de orden cristalino.

Obleas de cuarzo cultivado

Las obleas de cuarzo cultivado se cultivan sintéticamente para producir cristales sin defectos con una orientación reticular precisa. Estas obleas están diseñadas para aplicaciones que requieren:

Ángulos de corte exactos (corte X, Y, Z, AT, etc.)
Osciladores de alta frecuencia y filtros SAW
Polarizadores ópticos y dispositivos MEMS avanzados

El proceso de producción implica el crecimiento de semillas en autoclaves, seguido de corte, orientación, recocido y pulido.

Proveedores líderes de obleas de cuarzo

Los proveedores globales especializados en obleas de cuarzo de alta precisión incluyen:

Heraeus(Alemania) – cuarzo fundido y sintético
Cuarzo Shin-Etsu(Japón) – Soluciones de obleas de alta pureza
WaferPro(EE. UU.) – Obleas y sustratos de cuarzo de gran diámetro
Korth Kristalle(Alemania) – obleas de cristal sintético

El papel evolutivo de las obleas de cuarzo

Las obleas de cuarzo continúan evolucionando como componentes esenciales en los panoramas tecnológicos emergentes:

Miniaturización– Se están fabricando obleas de cuarzo con tolerancias más estrictas para la integración de dispositivos compactos.
Electrónica de alta frecuencia– Los nuevos diseños de obleas de cuarzo están avanzando hacia los dominios mmWave y THz para 6G y radar.
Detección de próxima generación– Desde los vehículos autónomos hasta la IoT industrial, los sensores basados en cuarzo son cada vez más vitales.

Preguntas frecuentes sobre las obleas de cuarzo

1. ¿Qué es una oblea de cuarzo?

Una oblea de cuarzo es un disco delgado y plano hecho de dióxido de silicio cristalino (SiO₂), que suele fabricarse en tamaños de semiconductores estándar (p. ej., 2", 3", 4", 6", 8" o 12"). Conocida por su alta pureza, estabilidad térmica y transparencia óptica, la oblea de cuarzo se utiliza como sustrato o soporte en diversas aplicaciones de alta precisión, como la fabricación de semiconductores, dispositivos MEMS, sistemas ópticos y procesos de vacío.

2. ¿Cuál es la diferencia entre el cuarzo y el gel de sílice?

El cuarzo es una forma sólida cristalina de dióxido de silicio (SiO₂), mientras que el gel de sílice es una forma amorfa y porosa de SiO₂, comúnmente utilizada como desecante para absorber la humedad.

El cuarzo es duro, transparente y se utiliza en aplicaciones electrónicas, ópticas e industriales.
El gel de sílice se presenta en forma de pequeñas perlas o gránulos y se utiliza principalmente para controlar la humedad en envases, productos electrónicos y almacenamiento.

3. ¿Para qué se utilizan los cristales de cuarzo?

Los cristales de cuarzo se utilizan ampliamente en electrónica y óptica debido a sus propiedades piezoeléctricas (generan una carga eléctrica bajo tensión mecánica). Entre sus aplicaciones más comunes se incluyen:

Osciladores y control de frecuencia(por ejemplo, relojes de cuarzo, relojes, microcontroladores)
Componentes ópticos(por ejemplo, lentes, placas de onda, ventanas)
Resonadores y filtrosen dispositivos de RF y comunicación
Sensorespara presión, aceleración o fuerza
Fabricación de semiconductorescomo sustratos o ventanas de proceso

4. ¿Por qué se utiliza cuarzo en los microchips?

El cuarzo se utiliza en aplicaciones relacionadas con microchips porque ofrece:

Estabilidad térmicaDurante procesos de alta temperatura como la difusión y el recocido
Aislamiento eléctricoDebido a sus propiedades dieléctricas
Resistencia químicaa ácidos y disolventes utilizados en la fabricación de semiconductores
Precisión dimensionaly baja expansión térmica para una alineación litográfica confiable
Si bien el cuarzo en sí no se utiliza como material semiconductor activo (como el silicio), desempeña un papel de apoyo vital en el entorno de fabricación, especialmente en hornos, cámaras y sustratos de fotomáscaras.

Sobre nosotros

XKH se especializa en el desarrollo, la producción y la venta de vidrio óptico especial y nuevos materiales cristalinos de alta tecnología. Nuestros productos se utilizan en la electrónica óptica, la electrónica de consumo y el sector militar. Ofrecemos componentes ópticos de zafiro, cubiertas para lentes de teléfonos móviles, cerámica, LT, SIC de carburo de silicio, cuarzo y obleas de cristal semiconductor. Gracias a nuestra experiencia y equipos de vanguardia, nos destacamos en el procesamiento de productos no estándar, con el objetivo de convertirnos en una empresa líder en materiales optoelectrónicos de alta tecnología.