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弘扬石英:第二代黑色石英材料研发获得成功!

弘扬石英:第二代黑色石英材料研发获得成功! 石英产业
2024-10-20
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导读:图片近日,弘扬石英第二代黑色石英材料研发获得成功,突破了传统石英材料1730℃的耐温界限,将软化点提高到了2000℃,而且具有低热膨胀系数5.5*10-7、1000℃导热系数2.081W(m*K)等优


近日,弘扬石英第二代黑色石英材料研发获得成功,突破了传统石英材料1730℃的耐温界限,将软化点提高到了2000℃,而且具有低热膨胀系数5.5*10-7、1000℃导热系数2.081W(m*K)等优秀性能。

弘扬石英始终深耕于石英材料制备技术的创新研发,得益于自身高纯石英砂提纯技术的提升和掺杂石英砂技术的突破,在黑色石英材料制备技术研究方面不断取得新进展,先后获得“黑石英”相关发明专利5项,成功制备了黑色石英棒、黑色石英管、黑色玻璃板、黑色石英砣碇等多种“黑石英”母材,在“黑石英”领域具有独特的技术优势和较高产品竞争力,可为广大需求客户提供多类型合格可行的材料解决方案。

黑色石英板具有优秀的吸光属性,耐2000℃高温。解决杂光问题,填补了国际吸光石英玻璃的空白。

黑色石英管是理想的高温成型模具,耐高温与低热膨胀系数相结合,即使在1800度的高温下,也不用担心模型变形的问题,而且其极低的热膨胀系数,也减少了脱模剂的使用,提高了产品的获得率。

黑色长寿命石英舟采用独特专利黑色石英材料,通过高精度机械组装而成的黑色石英舟,能在高温化学品沉积环境下大幅延长使用寿命,主要应用于半导体晶圆及光伏电池片的扩散领域。

高纯黑色石英砣碇可以满足大尺寸需求,其优秀的耐温性和隔热性,为热场控制提供了更多灵活选择,例如黑色保温桶、黑色石英炉门、黑色石英法兰等。

 黑石英的特点 

高纯黑色石英玻璃材料,通常也被称作“黑石英”,是由高纯度的石英砂经过特殊工艺(如加热熔融、冷却等)制作而成的一种高质量特种玻璃材料。它呈现黑色,不透明,具有多种优异的物理和化学性能。

  • 耐高温:能够承受极高的温度而不发生形变或破裂。
  • 热膨胀系数低:在温度变化时,其尺寸变化较小,有利于保持结构的稳定性。
  • 抗热震性能好:能够承受急剧的温度变化而不发生损坏。
  • 耐腐蚀:对多种化学物质具有优异的耐腐蚀性。
  • 气孔率低:内部结构致密,气孔少,有利于提高材料的整体性能。
  • 光学吸收率高、发射率高:对光线的吸收和发射能力较强,适用于特定的光学应用。
  • 热导率低:有利于减少热量的传递,提高热管理的效率
黑石英在在多个高科技领域中展现出其独特的价值和优势。
  • 半导体行业:在半导体制造过程中,黑石英可用于制备各种热管理部件,如热屏蔽板、热沉等,以防止热量泄露,提高工艺环境的热均匀性。
  • 光伏行业:在光伏硅片制程中,黑石英同样可用于热管理场合,提高光伏组件的效率和稳定性。
  • 光电子领域:由于其优异的光学性能,黑石英可用于制备光电子器件的封装材料、光学元件等。在光纤的连接器中,需要防止由漏光导致的漫反射,但伴随于光传输密度的增加,要求遮光性更高的黑色石英玻璃。
  • 光学领域:在光学分析用的石英玻璃零件中,随着零件的微细化/薄型化的发展,以往的黑色玻璃产生了遮光性不足的情况,要求遮光性更高的黑色石英玻璃。
  • 冶金领域:在冶金行业中,黑石英可用于高温环境下的炉膛、坩埚等部件的制造。

 黑石英生产企业 

石英股份

2023年,江苏太平洋石英股份有限公司申请了一项名为“高纯黑色不透明石英玻璃及其制造方法和其使用的染色剂”的专利。其制造方法包括将高纯石英玻璃砂进行球磨制浆,以单质硅作为染色剂,利用球磨或气流磨对单质硅制浆或加工成粉体,按规定比例将单质硅浆或单质硅粉体加入到石英玻璃浆中,在调浆桶中混合,待均匀化后浇注到石膏模具中实施固化成型,固化后经过烘干和煅烧制得高纯黑色不透明石英玻璃。该产品具有耐高温、热膨胀系数低、抗热震性能好、耐腐蚀等特征,同时在半导体和光伏硅片制程中的热管理场合具有独特优势。

菲利华

黑色石英玻璃材料同时具备高纯度、高光学吸收率、高发射率以及低热导率等优点,可提高工艺环境的热均匀性,屏蔽过程中向外辐射热量,从而增加热管理的自由度。此外,较其他黑色陶瓷其加工性能更优。

东曹石英

2021年,东曹石英申请了一项名为“黑色石英玻璃及其制造方法”的专利,摘要显示,黑色石英玻璃包含SiO2为63%~65%(质量分数,下同)、TiO2为18%~24%及Al2O3为12%~17%的组成(SiO2、TiO2及Al2O3合计为100%),制造方法包括:将SiO2粉体、TiO2粉体及Al2O3粉体混合,将混合粉体填充于模具之后,在无氧气氛下以最高温度170℃~1900℃使其熔融,冷却至室温而获得上述黑色石英玻璃。该技术的目的是要开发有效地遮挡红外线、红外线热吸收/蓄热性优异、且能够制造大型部件、而且不含有导致工序污染的金属杂质的黑色石英玻璃。

贺利氏

据贺利氏官网介绍,黑石英产品(HBQ®)是一种独特的黑色不透明石英玻璃复合材料,应用于单晶圆和多晶圆制程室的半导体应用、工艺环境的热均匀化、阻隔某些工艺环境的辐射和加热元件盖、屏蔽板、基座板、仿真晶圆、晶圆支架等。具有以下优良特性:
高光学吸收率:在从紫外线到可见光,再到中波红外的广泛波长范围内,只要3毫米的厚度就能实现95%以上的吸收率。厚度仅为1毫米,吸收率就已超过80%。
高发射率:在高温条件下,发射率值接近黑体发射器。在很宽的波长范围内,发射率在80%到90%之间。在2.6微米和2.7微米之间,达到95%。
导热性:尽管发射率很高,但HBQ®的导热率却很低,这是由材料的二氧化硅特性决定的。导热系数低至1.5 W/mK。这提供了独特的应用优势,例如在存在散热问题的半导体工艺室中,增加了热管理的自由度。
化学纯度:HBQ®中杂质的总含量小于50ppm,因此批量纯度高于99.995%。即使对于最敏感的尖端半导体应用,HBQ®也是一种合格可行的材料解决方案。HBQ®不含碳和铁、钛、钨、铬或镍等有问题的金属。
机械加工:与SiC或AlN等其他黑色陶瓷材料相比,HBQ®在加工时间和刀具磨损方面要更快、更经济。这使HBQ®有机会大幅降低总成本。
化学惰性:与透明熔融石英材料类似,HBQ®对大多数化学酸和溶剂具有惰性。例如,与HCl、HNO3或Cl2、H2或O2等气体不发生反应。在几乎任何环境中,HBQ®都能在高达1300°C的温度下安全可靠地使用。

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