【会议报告】电熔不透明石英玻璃在半导体领域的应用

石英玻璃是由二氧化硅单一组分构成的特种工业技术玻璃。高纯不透明石英玻璃是石英玻璃分类中的一个重要产品，是以石英砂、发泡剂、白炭黑等为原料按一定比例混合，加热成型，总杂质含量不大于30 μg/g的不透明石英玻璃，其除在纯度、热学、耐化学侵蚀等方面具有普通石英玻璃突出的优异性能外，还具有独特的隔热性能。这主要源于其内部均匀分散大量微米级气泡，能增加热辐射线在材料内部的散射，有效阻止热损失，工业上常作为半导体、光伏等制造设备中反应腔的隔热材料，通过降低反应腔向外的热损失以节省成本，并且可以延长加热部件的寿命。

高纯不透明石英玻璃局部电镜图 电镜测量孔径

20世纪90年代，日本信越、东曹，德国贺利氏等跨国企业已生产高纯不透明石英玻璃，并在之后长达二十多年一直处于垄断地位。近几年，国内石英玻璃生产企业通过技术攻关，掌握了生产工艺，产品质量稳步提升，已达国外产品水平。随着美国的技术封锁和国家一系列利好政策的出台，我国半导体、光通信、太阳能光伏等产业以及航空航天业快速发展，高纯不透明石英玻璃作为不可或缺的辅助材料，需求量及产量也将大幅提升。

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相关标准

2023年我国发布GB/T 42800-2023《高纯不透明石英玻璃》标准，对产品密度、光谱透射比、热稳定性、耐热性、导热系数、杂质元素含量、最大孔径、孔径标准偏差、孔隙率及孔隙率标准偏差等项目进行了规范。

高纯不透明石英玻璃无论是应用于光伏还是半导体等工业领域，都要求高纯度，相对而言半导体行业对材料纯度的要求比光伏更加严苛。

半导体材料和器件在制备过程中用时较长，而且都需要高温，而这些工艺过程又都是在石英玻璃仪器和器皿中完成的，如果石英玻璃杂质含量超标，会扩散至半导体材料和器件，这就不可避免地给半导体材料和器件带来污染。

半导体级高纯不透明石英玻璃要求杂质元素铝(Al)、铁 (Fe)、钙(Ca)、镁 (Mg)、钛(Ti)、铜(Cu)、钴(Co)、镍(Ni)、锰 (Mn)、锂 (Li)、钠 (Na)、钾 (K)、硼(B)、钡(Ba)、铬(Cr)、锆(Zr)16种总量不超过20微克/克。光伏级高纯不透明石英玻璃16种杂质元素总量不超过30微克/克。

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制备方法

石英玻璃制备根据热源和工艺的不同可以将其细分为电熔法、气炼法、等离子体熔制法等。其中，电熔法出品率高且经济，是国内最为普遍的工艺方法，电熔法的成品率除了取决于工艺，更大程度上跟原材料有关。

高纯不透明石英玻璃制备流程：

1）对石英玻璃破碎筛分获得石英砂细粒；

2）向球磨机中加入石英砂细粒和去离子水进行湿磨获得浆料；

3）去除浆料中的磨球，向浆料中加入乳酸，旋转均化至无明显沉降；

4）将浆料注入模具中，脱水后脱模获得多孔的生坯；

5）对生坯静置后，恒温干燥；

6）对干燥的生坯烧结获得成品。

来源：CN118026506A《一种高纯不透明石英玻璃的制造方法》

石英砂细粒的要求为粒径为150-3000μm，杂质含量小于30ppm。 优选的石英砂细粒的要求为粒径为150-3000μm，杂质含量小于20ppm。

2024中国石英产业发展大会将于10月18-20日在广西北海召开！

湖北菲利华石英玻璃股份有限公司胡世浩研发工程师将出席会议并作《电熔不透明石英玻璃在半导体领域的应用》报告。

胡世浩，湖北菲利华石英玻璃股份有限公司，研发工程师。武汉大学高分子物理与化学专业，理学博士学位。

主要负责电熔不透明石英玻璃、黑色石英玻璃、三明治复合石英玻璃研发工作。

湖北菲利华石英玻璃股份有限公司是国内外具有较大影响力和规模优势的石英玻璃材料及制品一体化加工企业，石英纤维材料、织物及其复合材料一体化制造企业，是中国率先通过集成电路芯片准入资格认证的石英材料商，本土企业中率先获得国内主要半导体设备厂商认证的石英加工商，全球少数几家具有石英纤维批量生产能力的企业。现拥有荆州、潜江、上海、合肥、泰州、济南六大生产基地以及荆州技术中心、上海研发分公司、武汉技术研究院三大研发平台。

参考来源：刘焕敏，吴洁，杨学东：GB/T 42800-2023《高纯不透明石英玻璃》标准解读；

CN118026506A《一种高纯不透明石英玻璃的制造方法》；

湖北菲利华石英玻璃股份有限公司官网；

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2024中国石英产业发展大会

10月18-20日 广西北海

主办单位：
建筑材料工业技术情报研究所
合浦县人民政府
承办单位：
中国非金属矿信息平台
建材情报所非金属矿信息研究部

合浦县工业和信息化局

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