《低能耗高品质人造光学石英晶体新工艺技术研究与开发》

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任务来源:传统的人造光学石英晶体一直采用高温高压的水热温差生产工艺,其能耗高、品质低,一直困扰着水晶行业的经济效益。因此低能耗高品质的人造光学石英晶体新工艺的研究与开发成了水晶生产企业在市场竞争中制胜的关键,峡晶电子自2008年5月份以来开始这个课题的研究并取得成功。应用领域和技术原理:(1)、应用领域:该工艺主要应用于人造石英水晶生长行业。(2)、技术原理工艺原理:新工艺改变传统的高温高压水热温差法,采用以中压、中温至恒温过程中生长原理进行生产,通过对原材料的选择、晶种的要求、生长温区和对流结晶模型的设计、生长工艺参数(填充度、碱溶液、过饱和度、结晶面积与溶解比例、籽晶布局等)系统研究后,自行研发了一种新型的籽晶排置技术,同时对主要技术参数进行了改进。以中压为主其压力控制在120-130MPa以内,生长温度在350-360℃温差在20℃左右,这样,保证了光学水晶每天的生长速度为0.4-0.45mm。生产过程中采用HEC-2000自动控制系统进行实时温度的自动监控,利用自己开发的籽晶排置技术,加大了档板开孔度,使溶解区与生长区的溶液对流不受阻,并在恒温条件下,适时的保持溶液对流均衡和对称性。在恒温状态降低能耗的同时有效地提高了光学水晶生长的均匀性,提高了单釜的产量与品质。与国内外同类技术比较同样的釜体,与国内同行业比较,每吨人造光学石英晶体耗电量从每吨的50000度,降至每吨38560度;各项指标均优于了国标,产品的最小光谱透过率优于国家标准规定的A级,包裹体含量(个/立方厘米)可控在10-50个之间,腐蚀隧道密度达≤50条/立方厘米,Q值可达240万以上。成果的创造性、先进性:一是新型的籽晶排置技术实现了溶解区与生长区的溶液对流通畅,保持了溶液对流均衡和对称,提高了产品质量;二是采用HEC-2000自动控制系统实现对压力和温度的控制,结合公司自行设计的分段式保温和交叉式加热系统,有限地降低了能耗。作用意义:1、经济效益。该产品投放市场后,其稳定的产品质量和供货量立即获得日本客户的青睐并建立了长期稳定的贸易往来,2010年公司可实现销售收入2500万元,利税450万元,经济效益十分可观。2、社会效益。该成果顺应了国家倡导节能减排低碳经济的要求,有效地降低了能耗,同时该产品生产过程中无噪声、无废气、无废渣,只有少量废水经沉淀后排放,非常环保且产品附加值高,是电子信息产业中不可缺少的晶体材料,社会效益十分明显。推广应用的范围、条件和前景以及存在的问题和改进意见:该成果成功地将人造石英水晶的生产工艺从高温高压改为中温中压,节能和品质提升效果明显,推广前景十分明显,通过对新工艺的进一步探索,有望实现低温低压生产光学石英晶体,进一步提升工艺水平。

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