Como é gerada a tensão em produtos semicondutores de quartzo？

Quartzoé o material principal em campos de ponta, como semicondutores e instrumentos ópticos. Porém, a existência de estresse é como uma “bomba-relógio”, que pode danificar as propriedades físicas e químicas do quartzo, afetando o efeito de uso e a vida útil de seus produtos finais. Portanto, analisar minuciosamente as causas do estresse é de vital importância para a produção de produtos de quartzo de alta qualidade.

Principais fatores de geração de tensão de quartzo

1. Diferenças na estrutura cristalina

O quartzo exibe múltiplas formas cristalinas, sendo o α-quartzo, o β-quartzo e o γ-quartzo os mais prevalentes. À medida que as condições externas, como a mudança de temperatura, a forma cristalina do quartzo sofrerá uma transformação reversível acompanhada pela reestruturação da sua estrutura de rede. Esta reconstrução estrutural modifica o espaçamento e a configuração atômica, gerando tensões internas no quartzo.

2. Impurezas e defeitos de cristal

Variações nas taxas de mudança de temperatura em diferentes partes dos produtos de quartzo levam a diferenças correspondentes no grau de expansão e contração térmica. O estresse térmico é gerado nesta restrição mútua causada por tais diferenças. Por exemplo, quando resfriado rapidamente após processamento em alta temperatura, a superfície do produto esfria e contrai rapidamente ao entrar em contato com ar frio ou fluido de resfriamento, enquanto o interior retém o calor por mais tempo, permanecendo a uma temperatura mais elevada com contração mínima. A contração superficial é dificultada pelo interior, gerando tensões de tração na superfície e tensões de compressão exercidas pela superfície no interior.

3. Estresse térmico causado por mudanças de temperatura

Variações nas taxas de mudança de temperatura em diferentes partes dos produtos de quartzo levam a diferenças correspondentes no grau de expansão e contração térmica. O estresse térmico é gerado nesta restrição mútua causada por tais diferenças. Por exemplo, quando resfriado rapidamente após processamento em alta temperatura, a superfície do produto esfria e contrai rapidamente ao entrar em contato com ar frio ou fluido de resfriamento, enquanto o interior retém o calor por mais tempo, permanecendo a uma temperatura mais elevada com contração mínima. A contração superficial é dificultada pelo interior, gerando tensões de tração na superfície e tensões de compressão exercidas pela superfície no interior.

4. Tensão mecânica gerada pelo processamento mecânico

Durante o processamento de produtos de quartzo, são necessários procedimentos de processamento mecânico, como corte, retificação, polimento e corte e perfuração a laser. A interação entre a ferramenta de corte e a superfície do quartzo causará deformação plástica e elástica na superfície do material neste processo, deixando assim uma tensão residual na superfície e no interior do material. Além disso, fatores como vibração durante o processamento e força de corte irregular também podem intensificar a geração de tensão.

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