반도체 석영 제품에서는 응력이 어떻게 발생하나요?

석영반도체, 광학기기 등 첨단분야의 핵심 소재입니다. 그러나 스트레스의 존재는 석영의 물리적, 화학적 특성을 손상시켜 최종 제품의 사용 효과와 수명에 영향을 미칠 수 있는 "시한폭탄"과 같습니다. 따라서 고품질의 석영 제품을 생산하려면 응력의 원인을 철저히 분석하는 것이 매우 중요합니다.

석영 응력 발생의 주요 요인

1. 결정구조의 차이

석영은 α-석영, β-석영, γ-석영이 가장 널리 퍼져 있는 다양한 결정 형태를 나타냅니다. 온도 변화와 같은 외부 조건에 따라 석영의 결정 형태는 격자 구조 재구성과 함께 가역적 변형을 겪게 됩니다. 이러한 구조적 재구성은 원자 간격과 구성을 수정하여 석영 내에 내부 응력을 생성합니다.

2. 결정 불순물 및 결함

석영에 Al 및 B와 같은 불순물 원자가 존재하면 이온 반경이 ​​호스트 Si 및 O 이온의 이온 반경과 다르기 때문에 격자 왜곡이 발생합니다. 원래의 격자 균형을 방해하고 국부적인 응력을 생성할 수 있습니다. 또한 석영 내부의 결정 결함으로 인해 국부적인 격자 왜곡이 발생하고 결과적으로 내부 응력이 발생할 수도 있습니다.

3.온도변화에 따른 열응력

석영 제품의 여러 부분에 걸쳐 온도 변화율이 다르면 열팽창 및 수축 정도도 그에 상응하는 차이가 발생합니다. 이러한 차이로 인한 상호 구속으로 인해 열응력이 발생하게 됩니다. 예를 들어, 고온 가공 후 급속 냉각하면 제품 표면은 찬 공기나 냉각 유체와 접촉해 빠르게 냉각되어 수축되고, 내부는 열을 더 오랫동안 유지하면서 수축이 최소화되어 더 높은 온도를 유지하게 됩니다. 표면 수축은 내부에 의해 방해되어 표면에 인장 응력이 발생하고 내부 표면에 압축 응력이 발생합니다.

4. 기계 가공으로 인해 발생하는 기계적 응력

석영 제품을 가공하는 동안 절단, 연삭, 연마, 레이저 절단 및 드릴링과 같은 기계적 가공 절차가 필요합니다. 절삭 공구와 석영 표면 사이의 상호 작용은 이 과정에서 재료 표면에 소성 및 탄성 변형을 유발하여 재료 표면과 내부에 잔류 응력을 남깁니다. 또한 가공 중 진동, 절삭력 불균일 등의 요인도 응력 발생을 심화시킬 수 있습니다.

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