Kvartsdigel: en uundværlig beholder til solcelle, halvledere og andre industrier
1. Forståelse af kvartsdigelen
Kvartsdigler har fordelene ved høj renhed, stærk temperaturmodstand, stor størrelse, høj præcision, og god varmebevarelse. Især i processen med siliciumkrystalvækst, kvartsdigelen er blevet en uerstattelig nøglekomponent!
Kvartsdigler kan bruges under 1450°C og er opdelt i to typer: gennemsigtig og uigennemsigtig. De tidligste kvartsdigler var alle gennemsigtige. Denne gennemsigtige struktur førte let til ujævne varmeoverførselsforhold og øgede sværhedsgraden af ingotvækst, så denne form for digel blev elimineret.
På nuværende tidspunkt, gennemskinnelig kvartsdigel er et uundværligt grundmateriale til at trække enkeltkrystal silicium med stor diameter og udvikle integrerede kredsløb i stor skala. I dag, de udviklede lande i verdens halvlederindustri har erstattet den lille gennemsigtige kvartsdigel med denne digel. Den gennemskinnelige kvartsdigel har fordelene ved høj renhed, stærk temperaturmodstand, stor størrelse og høj præcision, god varmebevarelse, energibesparelse og stabil kvalitet.
2. Produktionsprocessen af kvarts digel
I henhold til forskellige forberedelsesprocesser og anvendelser, kvarts digler er opdelt i bue kvarts digler og kvarts keramiske digler. Buekvartsdigelen bruges hovedsageligt til Czochralski monokrystallinsk silicium, som er fremstillet efter buemetoden (det er, bruges i halvlederområdet);
Kvarts keramiske digler bruges hovedsageligt til polykrystallinske siliciumbarrer, ved brug af generelle keramiske fremstillingsmetoder såsom fugning eller sprøjtestøbning.
Enkeltkrystal silicium med stor diameter (over 200 mm) er dybest set produceret af Czochralski (CZ) metode. Det tager mere tid og flere ressourcer at dyrke sådan en stor størrelse siliciumkrystal. Derfor, det er meget vigtigt at forbedre succesraten for vækst af siliciumkrystal pr. ovn.
Under væksten af Czochralski siliciumkrystaller, dislokationsfri enkeltkrystalvækst kan svigte på grund af forskellige årsager, resulterer i et stort tab af ressourcer og tid.
Der er mange årsager til svigt af dislokationsfri enkeltkrystalvækst. Under de nuværende forhold med stabil og moden Czochralski silicium enkeltkrystalovn og dens termiske feltdesign, renheden af kvartsdigelen i direkte kontakt med siliciumsmelten og frigivelsen af små cristobalitpartikler under vækst anses generelt for at være en af hovedårsagerne til svigtende vækst af Czochralski-krystaller uden dislokation med stor diameter.
Med andre ord, kvaliteten af buekvartsdigelen er den vigtigste faktor, der påvirker kvaliteten af Czochralski monokrystallinsk silicium. Derfor, den løbende forbedring af kvalitetskravene til enkeltkrystalsilicium med stor diameter har fremsat højere krav til kvartsprodukter og relaterede materialer til halvledermaterialer.
Såsom kvartssand inspektion, rensning af kvartssand, indledende inspektion af lysbuesmeltning, rengøring af ydervæg, klippehøjde, affasning, rengøring, belægning, tørring, sidste inspektion, emballage, Forsendelse, etc.
De to produktionsprocesser af kvarts keramiske digler er nogenlunde de samme. Imidlertid, på grund af forskellene i produktionsmetoder, valget af understøttende udstyr til de to processer er stadig forskelligt.
(1) Fugeproduktionsproces
Den generelle produktionsproces af fugemetoden: fugning – afformning – dreje – hærdning – indledende inspektion – reparation – tørring – kalcinering – trimning – sidste inspektion – emballage
Da afformningstiden for sprøjtestøbning er generelt 8 timer, støbeeffektiviteten er relativt lav, og output bør ikke være for stort.
(2) Produktionsproces af injektionskoagulationsmetode
Generel produktionsproces for injektionskoaguleringsmetode: fugning – afformning – dreje – indledende inspektion – reparation – tørring – kalcinering – trimning – sidste inspektion – emballage
Fordi fugemetoden er afhængig af, at gipsformens vandoptagelse tørrer, udtagningstiden er lang, og produktionseffektiviteten er lav.
Sprøjtestøbemetoden bruger en stålform, men der er tilsætningsstoffer i produktets ingredienser. Den grønne krop kan hurtigt størknes og dannes under produktionsprocessen, forbedrer styrken og let hurtigt at afforme. Og styrken af den grønne krop efter afformningen er høj, og det behøver ikke at blive hærdet af en hærdeovn.
Det kan ses fra ovenstående sammenlignende analyse, at de to produktionsprocesser kun er injektionskoaguleringsmetoden og ikke kræver en hærdeovn for at hærde det grønne legeme, og procesflowet er stort set det samme.
3. Brug og vedligeholdelse af kvartsdigel
Den vigtigste kemiske sammensætning af kvartsdigelen er siliciumdioxid, som ikke interagerer med andre syrer undtagen flussyre, og er let at interagere med kaustisk alkali og alkalimetalcarbonat;
Kvartsdigelen har god termisk stabilitet og kan opvarmes direkte på flammen;
Kvartsdigler knækkes let, så vær forsigtig, når du bruger dem;
Kvartsdigel kan bruge kaliumhydrogensulfat (natrium), natriumthiosulfat (tørring kl 212 ℃) som flux, og smeltetemperaturen bør ikke overstige 800 ℃.
4. Efterspørgselsanalysen af kvartsdigel
Med hensyn til levetid, den ideelle levetid for kvartsdigelen er 400 timer+, og det værste tilfælde handler om 300 timer. (Bemærk: Levetiden for kvartsdigelen svarende til N-type siliciumwafer er 50-100 timer lavere end for P-type siliciumwaferen, det er, levetiden af kvartsdigelen til P-type siliciumwaferen er ca 400 timer, og levetiden af kvartsdigelen for N-type siliciumwaferen er 300-350 timer).
Kvartsdigelforbrug af en enkelt krystalovn: På nuværende tidspunkt, en enkelt krystal ovn af P-type silicium wafer bruger et gennemsnit på 2 kvartsdigler om måneden (720 timer) og 24 kvartsdigler om året. Kvartsdigelforbrug af 1GW siliciumwafer: 1GW182 silicium wafer produktionskapacitet svarer til 100 enkelt krystal ovne, og 1GW silicium wafer forsendelse svarer til ca 2400 kvarts digler.
5. Resumé
Kvartsdigler bruges hovedsageligt i halvledere, solcelle og andre områder. På grund af den høje grad af produktpræcision og hurtige teknologiske udvikling i solcelleindustrien, kravene til renhed og præcision af kvartsdigler bliver stadig strengere.
