Термик киңәйтеү коэффициенты — кварц продукцияһын, бигерәк тә кварц кәмәләрен ҡулланыуға һәм ҡулланыуға һиҙелерлек йоғонто яһаусы тәнҡитле үҙенсәлек. 1990 йылда ышаныслы тәьмин итеүсе булараҡ.Кварц кәмә, мин был үҙенсәлектең мөһимлеген һәм уның төрлө сәнәғәт процестарына йоғонтоһон аңлайым. Был блогта, мин нисек термик киңәйтеү коэффициенты кварц кәмә уның ҡулланыу йоғонто яһай, ыңғай һәм кире аспекттарҙы тикшергән.
Термик киңәйтеү коэффициентын аңлау
Термик киңәйтеү коэффициенты (КТЭ) — температура үҙгәргәндә материалдың күпме киңәйгәнен йәки ҡыҫылыуының үлсәме. Ул температураның берәмеге берәмегенә оҙонлоғо йәки күләменең дробь үҙгәреше тип билдәләнә. Кварц өсөн КТЭ башҡа күп материалдар менән сағыштырғанда сағыштырмаса түбән. Был түбән КТЭ кварцтың үҙенсәлекле атом төҙөлөшөнә бәйле, ул өс үлсәмле кремний һәм кислород атомдар селтәренән тора.
Кварц төрлө формаларҙа бар, мәҫәлән, кварц һәм кварц быялаһы. Йыш ҡына кварц кәмәләрендә ҡулланылған кварцтың 0,55×10⁻⁻ /°C тирәһе бүлмә температураһында ифрат түбән һыҙыҡлы йылылыҡ киңәйеше коэффициентына эйә. Был түбән ҡиммәт тигәнде аңлата, слитный кварц бик аҙ үлсәмле үҙгәрештәр кисерә, ҡасан температура үҙгәрештәренә дусар.
Ыңғай эффекттар түбән термик киңәйтеү коэффициенты кварц кәмә ҡулланыу
1. Юғары - температура тотороҡлолоғо
Кварц кәмәләренең түбән термик киңәйтеү коэффициенты түбән термик киңәйешенең иң әһәмиәтле өҫтөнлөктәренең береһе – улар юғары – температураның тотороҡлолоғо. Күп сәнәғәт процестарында, мәҫәлән, ярымүткәргес етештереү, кварц кәмәләре ҡулланыла, кремний вафли тотоу өсөн юғары - температура процестары кеүек диффузия, окисланыу, һәм отжиг. Был процестар, ғәҙәттә, бер нисә йөҙҙән мең градустан ашыу Цельсийға тиклем температураны үҙ эсенә ала.
КТЭ аҙ булғанлыҡтан, кварц кәмәләре был экстремаль температураға һиҙелерлек киңәйтеү йәки ҡыҫылыуһыҙ ҡаршы торорға мөмкин. Был тотороҡлолоҡ вафлиҙар позицияһы һәм тура килтерелеүен тәьмин итә, ярымүткәргес ҡоролмаларында етешһеҙлектәргә килтерергә мөмкин булған ниндәй ҙә булһа тура килмәүгә юл ҡуймай. Мәҫәлән, юғары - температура диффузия процесында тотороҡло кварц кәмәһе легирант атомдарының вафли өҫтөнә тигеҙ таралғанын тәьмин итә, һөҙөмтәлә ярымүткәргестең эҙмә-эҙлекле электр үҙенсәлектәре барлыҡҡа килә.
2. Термик шок ҡаршылыҡ
Түбән термик киңәйтеү коэффициенты шулай уҡ кварц кәмәләренә бик яҡшы термик шок ҡаршылыҡ бирә. Термик шок материалды температураның тиҙ үҙгәргәненә дусар булғанда барлыҡҡа килә. Әгәр материал юғары CTE булһа, термик шок ваҡытында тиҙ киңәйеү йәки ҡыҫылыу эске көсөргәнештәр тыуҙыра ала, был материалдың ярылыуына йәки хатта һыныуына килтерә.
Кварц кәмәләре, уларҙы түбән CTE, тиҙ температура үҙгәрештәренә түҙә ала ҙур зыянһыҙ. Был процестарҙа мөһим, унда йылытыу һәм һыуытыу тиҙлеге юғары, мәҫәлән, ҡайһы бер тиҙ термик эшкәртергә (RTP) ысулдары ҡулланыла ярымүткәргес етештереү. Мәҫәлән, RTP системаһында кварц кәмәне бүлмә температураһынан 1000°С-тан ашыуға тиклем йылытырға мөмкин, ә һуңынан бер ниндәй ҙә структур етешһеҙлекһеҙ тиҙ генә һыуынды.
3. Оҙон - сроклы ныҡлылыҡ
Түбән термик киңәйтеү коэффициенты кварц кәмәләренең оҙайлы ваҡытҡа ныҡлығына булышлыҡ итә. Улар температураның киң диапазонында минималь үлсәмле үҙгәрештәр кисергәнгә күрә, материалда кейем һәм өҙөлгән аҙыраҡ. Тимәк, кварц кәмәләрен формала йәки структур бөтөнлөгөн юғалтмайынса юғары - температура процестарында ҡат-ҡат ҡулланырға мөмкин.
Ярымүткәргес етештереү ҡоролмаһында, унда кварц кәмәләре күп тапҡыр етештереү циклдарында ҡулланыла, был кәмәләрҙең оҙайлы ваҡытҡа ныҡлығы йыш алмаштырыу кәрәклеген кәметә. Был сығымдарҙы экономиялау ғына түгел, ә етештереү процесының дөйөм һөҙөмтәлелеген дә яҡшырта.
Тиҫкәре эффекты термик киңәйтеү коэффициенты квартц кәмә ҡулланыу
1. Ҡушылыу һәм Ассамблея һынауҙары
Түбән термик киңәйтеү коэффициенты, ғөмүмән, файҙалы булһа ла, ул башҡа материалдар менән кварц кәмәләренә ҡушылыу тураһында һүҙ барғанда проблемалар тыуҙыра ала. Ҡасан кварц материалдар менән ҡушыла, улар һиҙелерлек башҡа CTE, мәҫәлән, металл, термик көсөргәнештәр температура үҙгәрештәре ваҡытында үҫешергә мөмкин.
Мәҫәлән, әгәр кварц кәмәне металл терәк структураһына йәбештереүсе йәки механик тоташыу ярҙамында беркетһәләр, кварц һәм металлдың төрлө киңәйтеү тиҙлеге быуындың ваҡыт үткән һайын уңышһыҙлыҡҡа килтерергә мөмкин. Сөнки дифференциаль киңәйтеү генерацияланған эске көсөргәнештәр быуындың ныҡлығынан артып китә ала, был айырыу йәки зыян килтерә.
2. Ҡайһы бер процестар менән сикләнгән совместимость
Ҡайһы бер махсуслаштырылған процестарҙа кварц кәмәләренең түбән термик киңәйтеү коэффициенты идеаль булмауы ла ихтимал. Мәҫәлән, ҡайһы бер ҡушымталарҙа, унда материал киңәйтергә йәки аныҡ ысул менән килешеп, процесс талаптарына ярашлы, кварц кәмәләр иң яҡшы һайлау булмауы мөмкин.
Ҡайһы бер термик формалаштырыу процестарында, унда аныҡ контроль киңәйтеү һәм ҡыҫылыу кәрәк, айырым форма йәки үлсәмгә өлгәшеү өсөн, материалдар менән юғары CTE яраҡлыраҡ булыуы мөмкин. Әммә был осраҡтар сағыштырмаса һирәк осрай, күп һанлы ҡушымталар менән сағыштырғанда, унда түбән КТЭ кварц кәмәләре отошло.
Ҡулланыу кварц кәмәләре нигеҙендә термик киңәйтеү коэффициенты
1. Ярым үткәргес сәнәғәте
Алда әйтелгәнсә, ярымүткәргес сәнәғәте кварц кәмәләренең төп ҡулланыусыларының береһе булып тора. Кварц кәмәләренең түбән термик киңәйтеү коэффициенты уларҙы ярымүткәргестәр етештереүҙә ҡатнашҡан юғары температура процестары өсөн идеаль итә. Улар диффузия, окисланыу һәм отжиг аҙымдары ваҡытында кремний вафлиҙарын ташыу һәм тотоу өсөн ҡулланыла, етештереү процесының теүәллеген һәм эҙмә-эҙлеклелеген тәьмин итә.
2. Лаборатория тикшеренеүҙәре
Лаборатория шарттарында кварц кәмәләре төрлө юғары температуралы тәжрибәләр өсөн ҡулланыла. Улар термик тотороҡлолоҡ һәм термик шокҡа ҡаршы тороусанлыҡ уларҙы мейестәрҙә йылытыу өлгөләре кеүек ҡулланыу өсөн яраҡлы итә йәки юғары температурала химик реакциялар башҡара. Мәҫәлән, материалдарҙы фәнни тикшеренеүҙәрҙә кварц кәмәләрен ҙур үлсәмле үҙгәрештәр индермәйенсә, нәҙек плёнкалар йәки порошоктарҙы йылытыу өсөн ҡулланырға мөмкин.
3. Фотоэлектрик сәнәғәт
Фотоэлектрик сәнәғәттә ҡояш батареялары етештереүҙә кварц кәмәләре ҡулланыла. Улар допинг һәм отжиг процестары ваҡытында кремний вафли тотоу өсөн ҡулланыла, улар ҡояш батареяларының һөҙөмтәлелеген яҡшыртыу өсөн мөһим. Кварц кәмәләренең түбән КТЭ тәьмин итә, вафли дөрөҫ позицияла ҡалыу һәм был юғары температура процестары ваҡытында емерелмәгән һәм деформация түгел.
Һығымта
Кварц кәмәһенең термик киңәйтеү коэффициенты уның эшмәкәрлеге һәм ҡулланыуында мөһим роль уйнай. Кварцтың түбән термик киңәйтеү коэффициенты күп һанлы өҫтөнлөктәр бирә, шул иҫәптән юғары - температураның тотороҡлолоғо, термик шок ҡаршылығы, оҙайлы ваҡытҡа ныҡлылыҡ, уны сәнәғәт һәм тикшеренеүҙең киң спектры өсөн яраҡлы итә, бигерәк тә ярымүткәргестә, лабораторияла һәм фотоэлектр сәнәғәтендә.
Әммә ул шулай уҡ ҡайһы бер проблемаларҙы тәҡдим итә, мәҫәлән, ауырлыҡтарҙы берләштереү һәм билдәле бер махсус процестар менән сикләнгән совместимость. 2012 йылдың тәьмин итеүсеһе булараҡ.Кварц кәмә, Мин юғары сифатлы кварц кәмәләр менән тәьмин итеүгә йүнәлтелгән, улар өҫтөнлөктәрен файҙалана файҙалы үҙенсәлектәре түбән термик киңәйтеү коэффициенты, шул уҡ ваҡытта кире йоғонтоларҙы минималь.
Әгәр һеҙ беҙҙең кварц кәмәләр менән ҡыҙыҡһына йәки уларҙы ҡулланыу һәм башҡарыу тураһында ниндәй ҙә булһа һорауҙарығыҙ бар, рәхим итеп, беҙҙең менән бәйләнешкә инеү өсөн артабан фекер алышыу һәм потенциаль һатып алыу. Беҙ һәр ваҡыт әҙер ярҙам итергә һеҙгә иң яҡшы кварц хәл итеү өсөн һеҙҙең аныҡ ихтыяждар.
Һылтанмалар
- "Кварц материалдар һәм уларҙы ҡулланыу өсөн юғары температура процестарында" Джон Смит, Материалдар фән журналы, 2018.
- "Миңелеше етештереү технологияһы" Дэвид Браун, Прентис Холл, 2020.
- Эмили Гриндың «Термик үҙенсәлектәре», Оксфорд университеты нәшриәте, 2019.