Tiegel aus Quarz: ein unverzichtbarer Behälter für die Photovoltaik, Halbleiter- und andere Industrien
1. Verständnis des Quarztiegels
Quarztiegel haben den Vorteil hoher Reinheit, starke Temperaturbeständigkeit, große Größe, hohe Präzision, und gute Wärmespeicherung. Besonders im Prozess der Siliziumkristallzüchtung, Der Quarztiegel ist zu einer unersetzlichen Schlüsselkomponente geworden!
Quarztiegel können unter 1450°C eingesetzt werden und sind in zwei Typen unterteilt: transparent und undurchsichtig. Die frühesten Quarztiegel waren alle transparent. Diese transparente Struktur führte leicht zu ungleichmäßigen Wärmeübertragungsbedingungen und erhöhte die Schwierigkeit des Barrenwachstums, also wurde diese Art von Tiegel eliminiert.
Derzeit, Durchscheinender Quarztiegel ist ein unverzichtbares Grundmaterial zum Ziehen von Einkristallsilizium mit großem Durchmesser und zum Entwickeln von integrierten Schaltungen im großen Maßstab. Heute, Die entwickelten Länder der Halbleiterindustrie der Welt haben den kleinen transparenten Quarztiegel durch diesen Tiegel ersetzt. Der lichtdurchlässige Quarztiegel hat die Vorteile hoher Reinheit, starke Temperaturbeständigkeit, große Größe und hohe Präzision, gute Wärmespeicherung, Energieeinsparung und stabile Qualität.
2. Der Produktionsprozess von Quarztiegeln
Nach unterschiedlichen Herstellungsverfahren und Verwendungen, Quarztiegel werden in Bogenquarztiegel und Quarzkeramiktiegel unterteilt. Der Bogenquarztiegel wird hauptsächlich für monokristallines Czochralski-Silizium verwendet, die nach dem Lichtbogenverfahren hergestellt wird (das ist, im Halbleiterbereich verwendet);
Quarzkeramiktiegel werden hauptsächlich für polykristalline Siliziumblöcke verwendet, unter Verwendung allgemeiner keramischer Herstellungsverfahren wie Verguss oder Spritzguss.
Einkristall-Silizium mit großem Durchmesser (über 200mm) wird im Wesentlichen von den Czochralski produziert (CZ) Methode. Es braucht mehr Zeit und mehr Ressourcen, um einen so großen Siliziumkristall zu züchten, Es ist sehr wichtig, die Erfolgsrate der Siliziumkristallzüchtung pro Ofen zu verbessern.
Beim Züchten von Czochralski-Siliziumkristallen, versetzungsfreies Einkristallwachstum kann aus verschiedenen Gründen scheitern, was zu einem großen Verlust an Ressourcen und Zeit führt.
Es gibt viele Gründe für das Scheitern des versetzungsfreien Einkristallwachstums. Unter den aktuellen Bedingungen des stabilen und ausgereiften Czochralski-Silizium-Einkristallofens und seines thermischen Felddesigns, Die Reinheit des Quarztiegels in direktem Kontakt mit der Siliziumschmelze und die Freisetzung winziger Cristobalitpartikel während des Wachstums werden allgemein als einer der Hauptgründe für das Scheitern des Wachstums von versetzungsfreien Czochralski-Kristallen mit großem Durchmesser angesehen.
Mit anderen Worten, Die Qualität des Lichtbogenquarztiegels ist der Hauptfaktor, der die Qualität von monokristallinem Czochralski-Silizium beeinflusst. daher, Die kontinuierliche Verbesserung der Qualitätsanforderungen für einkristallines Silizium mit großem Durchmesser hat höhere Anforderungen an Quarzprodukte und verwandte Materialien für Halbleitermaterialien gestellt.
Wie Quarzsandinspektion, Reinigung von Quarzsand, Erstinspektion des Lichtbogenschmelzens, Außenwandreinigung, Schnitthöhe, Anfasen, Reinigung, Beschichtung, Trocknen, Endkontrolle, Verpackung, Versand, usw.
Die beiden Herstellungsverfahren von Quarzkeramiktiegeln sind in etwa gleich. Jedoch, aufgrund der Unterschiede in den Produktionsmethoden, Die Auswahl der unterstützenden Ausrüstung für die beiden Prozesse ist immer noch unterschiedlich.
(1) Herstellungsprozess des Vergusses
Der allgemeine Herstellungsprozess des Injektionsverfahrens: Verfugung – Entformen – drehen – Heilung – Erstprüfung – reparieren – Trocknen – Kalzinieren – Trimmen – Endkontrolle – Verpackung
Da die Entformungszeit des Spritzgießens im Allgemeinen ist 8 Std., die Formeffizienz ist relativ gering, und die Ausgabe sollte nicht zu groß sein.
(2) Produktionsprozess des Injektionskoagulationsverfahrens
Allgemeiner Produktionsprozess des Injektionskoagulationsverfahrens: Verfugung – Entformen – drehen – Erstprüfung – reparieren – Trocknen – Kalzinieren – Trimmen – Endkontrolle – Verpackung
Denn das Vergussverfahren beruht auf der Wasseraufnahme der Gipsform zum Trocknen, die Entformungszeit ist lang und die Produktionseffizienz gering.
Das Spritzgussverfahren verwendet eine Stahlform, aber es gibt Zusatzstoffe in den Produktinhaltsstoffen. Der Grünkörper kann während des Herstellungsprozesses schnell verfestigt und geformt werden, Verbesserung der Festigkeit und einfaches, schnelles Entformen. Und die Festigkeit des Grünkörpers nach dem Entformen ist hoch, und es muss nicht durch einen Härtungsofen gehärtet werden.
Aus der obigen Vergleichsanalyse ist ersichtlich, dass die beiden Herstellungsverfahren nur das Injektionskoagulationsverfahren sind und keinen Härtungsofen zum Härten des Grünkörpers benötigen, und der Prozessablauf ist grundsätzlich derselbe.
3. Verwendung und Wartung von Quarztiegeln
Die chemische Hauptzusammensetzung des Quarztiegels ist Siliziumdioxid, die nicht mit anderen Säuren außer Flusssäure interagiert, und ist leicht mit Ätzalkali und Alkalimetallcarbonat zu interagieren;
Der Quarztiegel hat eine gute thermische Stabilität und kann direkt auf der Flamme erhitzt werden;
Quarztiegel gehen leicht zu Bruch, Seien Sie also vorsichtig, wenn Sie sie verwenden;
Quarztiegel können Kaliumhydrogensulfat verwenden (Natrium), Natriumthiosulfat (Trocknen bei 212 ℃) als Flussmittel, und die Schmelztemperatur sollte nicht überschritten werden 800 ℃.
4. Die Bedarfsanalyse von Quarztiegeln
In Bezug auf die Lebensdauer, die ideale Lebensdauer des Quarztiegels ist 400 Stunden+, und der schlimmste Fall ist ungefähr 300 Std.. (Notiz: Die Lebensdauer des Quarztiegels entspricht dem Siliziumwafer vom N-Typ 50-100 Stunden niedriger als die des Siliziumwafers vom P-Typ, das ist, die Lebensdauer des Quarztiegels für den Siliziumwafer vom P-Typ beträgt etwa 400 Std., und die Lebensdauer des Quarztiegels für den Siliziumwafer vom N-Typ ist 300-350 Std.).
Quarztiegelverbrauch eines Einkristallofens: Derzeit, ein Einkristallofen für P-Typ-Siliziumwafer verwendet durchschnittlich 2 Quarztiegel pro Monat (720 Std.) Und 24 Quarztiegel pro Jahr. Quarztiegelverbrauch von 1 GW Siliziumwafer: 1GW182 Produktionskapazität für Siliziumwafer entspricht 100 Einkristallöfen, und 1 GW Siliziumwafer-Lieferung entspricht etwa 2400 Quarztiegel.
5. Zusammenfassung
Quarztiegel werden hauptsächlich in Halbleitern verwendet, Photovoltaik und andere Bereiche. Aufgrund der hohen Produktpräzision und der rasanten technologischen Entwicklung in der Photovoltaikindustrie, die anforderungen an die reinheit und präzision von quarztiegeln werden immer strenger.
