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什么是 SAW 晶圆与晶体?

声表面波(SAW)器件是一种利用逆压电效应将输入电信号转换为声信号(或反之)的装置。声波沿SAW基片或晶圆表面传播,最终在基片的另一端被转换回电信号。SAW器件广泛应用于广播电视、移动与无线电话、卫星通信、GPS系统及识别系统(如电子标签)等领域,可用作滤波器、振荡器、相关器和延迟线等。特别是在移动通信行业,SAW器件是决定信息传输效率的关键组件。由于其在延迟线、滤波器以及其他UHF、VHF和微波器件中表现出的优异功能特性,SAW器件持续受到广泛关注。

SAW晶圆或基片是实现机械波与电信号之间能量转换的核心部件。由于声表面波的传播速度极低,在信号于两端之间传输的过程中,对其进行采样和变换是一种常规做法。

自1880年法国科学家居里兄弟(Curie brothers)发现石英和电气石等晶体的压电效应以来,相关研究相继开发出了多种新型压电晶体。然而,受多种因素制约,其中只有少数几种材料能够实现大规模工业化生产,主要包括石英、铌酸锂(LiNbO3)和钽酸锂(LiTaO3)。石英具有良好的温度稳定性,但其机电耦合系数相对较低;铌酸锂(LiNbO3)具有极高的机电耦合系数,但其负温度系数过大,往往不理想;钽酸锂(LiTaO3)在温度系数方面优于铌酸锂,但其机电耦合系数甚至不到铌酸锂的四分之一。

杭州Shalom EO在声表面波基片制造方面拥有丰富的经验,能够提供现货及定制规格的SAW晶圆。公司可提供直径最大达6英寸的LiNbO3、LiTaO3、石英及LGS SAW级晶体锭、晶圆毛坯及抛光SAW晶圆:

SAW级LiNbO3晶圆:

铌酸锂(LN)晶体属于三方晶系,具有畸变钙钛矿型结构。这种晶体展现出多种物理特性,包括压电、铁电、光电、非线性光学及热电效应等。根据晶体取向的不同,LN晶体的压电系数可达6至70 pC/N。其中,LiNbO3的有效压电系数d22约为α-石英(SiO2,其值为2–3 pC/N)的10倍。

此外,LiNbO3的竞争优势还体现在其极高的机电耦合系数上。数据显示,Z切型和Y/35°切型晶体的厚度伸缩(TE)模式机电耦合系数kt分别约为17%和49%;而X切型晶体在厚度剪切(TS)模式下的机电耦合系数可达68%,极具压电换能器应用潜力。

杭州Shalom EO公司提供SAW(声表面波)级铌酸锂(LiNbO3)晶体及晶圆。公司配备了先进的晶体生长、晶圆切割、研磨、抛光及检测设备;所有成品均通过居里温度测试及严格的质量控制(QC)检验。

LiNbO3 晶体规格:

Crystals OrientationsX,Y,Z, Y36, Y41,Y49, Y64,Y128, Y135Orientation Fluctuation±0.30°
Diameter2.5", 3", 4" and 6", or customizedLength50~100mm
Curie Temp1142±3°COrientation of First Reference FlatAs required ±0.2 0
Length of First Reference Flat32±2 mm (4"),22±2 mm (3") inspection polished.Second Reference FlatAvailable if required, the length shall be 12±3 mm (4"),10±3mm(3")
AppearanceFree of crack, pore, inclusion

 

 

3英寸/4英寸/5英寸/6英寸LN晶圆规格

Specifications for 3”/4”/5”/6” LN wafers
Wafer Size3”4”5”6”
Diameter(mm)76.2100125150
Tolerance (±mm)0.250.50.50.5
Primary Reference Flat (mm)22mm or customized32.5mm or  customized42.5mm or customized57.5mm or customized
Cutting AngleX,Y,Z, Y36, Y41,Y64,Y49,Y128, Y135
Orientation FlatAll available
Surface TypeSingle side polished/Double sides polished
Polished Side Ra (nm)≤1
Back Side Criteria (μm)General is 0.2-0.5 or as customized
Edge RoundingCompliant with SEMI M1.2 Standard/refer to IEC62276
AppearanceContamination: None
Particles Φ>0.3μm: ≤30
Saw Marks, striations: None
Scratch: None
Cracks, crowsfeet, Saw marks, strains: None


SAW级LiTaO3晶圆:

钽酸锂(Lithium Tantalate)是一种化学式为LiTaO3的化合物,常简称为LT。它属于三方晶系,具有畸变的钙钛矿结构和C3v点群对称性。该晶体为单轴晶体,因此其单晶的光学性质表现出各向异性。可见光波段折射率的各向异性主要源于氧极化率的各向异性,且数值极小。这种微弱的各向异性与LiTaO3结构源自立方钙钛矿结构这一事实有关。在中频范围内,结构的各向异性导致了截然不同的晶格动力学性质和能带结构,使得平行于和垂直于铁电c轴的偏振光在折射率n和消光系数k的光谱特性上存在显著差异。研究人员已获得了2至35 eV光学波段的反射光谱。

钽酸锂晶体通常呈无色或浅黄绿色。作为一种性能卓越的多功能材料,钽酸锂(LiTaO3)应用广泛,涵盖了激光技术中的调Q开关、红外技术中的热释电探测器,以及电子工业中的滤波器和谐振器等领域。

钽酸锂非常适合用于声表面波(SAW)器件。抛光后的LT晶圆因其优异的机电耦合性能、温度系数及其他综合特性,被广泛用于制造谐振器、滤波器、换能器及其他电子通信器件。它不仅用于制造高频声表面波器件,还广泛应用于移动电话、对讲机、卫星通信及航空航天等高端通信领域。

除了在SAW领域的应用外,LiTaO3晶体还是热释电红外探测器的理想选择,这归功于其极高的化学稳定性(不溶于水)、超过600℃的高居里点、低介电损耗以及高探测率。此外,钽酸锂也是一种具有自发极化特性的铁电材料。杭州Shalom EO提供SAW(声表面波)级钽酸锂(LiTaO3)晶体及晶圆。公司配备了先进的设备,涵盖晶体生长、晶圆切割、研磨、抛光及检测等工艺环节;所有成品均通过居里温度测试及质量控制(QC)检验。我们可根据客户需求提供SAW级LiTaO3晶体、晶体毛坯、晶圆毛坯及抛光晶圆。

 


3英寸/4英寸 LT 晶圆规格

Wafer Size3”4”6”
Diameter(mm)76.2mm100mm150mm
Tolerance (±mm)0.250.50.5
Primary Reference Flat (mm)22mm or customized32.5mm or customized57.5mm or customized
Cutting AngleX,Y,Z, Y36, Y42,Y48,X-112Y etc.
Orientation FlatAll available
Surface TypeSingle side polished/Double sides polished
Polished Side Ra (nm)≤1
Back Side Criteria (μm)General is 0.2-0.5 or as customized
Edge RoundingCompliant with SEMI M1.2 Standard/refer to IEC62276
AppearanceContamination: None
Particles Φ>0.3μm: ≤30
Saw Marks, striations: None
Scratches: None
Cracks, crowsfeet, Saw marks, strains: None


石英(SiO2)晶体与晶圆

石英晶体(化学成分为 SiO2)属于三方晶系,根据手性不同,其空间群为 P3121 或 P3221。其理想晶体形态为六方柱体,两端各由六方锥体封顶。在自然界中,石英晶体常因发生畸变、与其他石英或矿物共生、或形成双晶(如左旋与右旋石英晶体构成的双晶)而无法呈现完美的棱柱形状,甚至完全缺乏明显的晶面,呈块状产出。

石英单晶不具备热释电效应或铁电性。其熔点为 1750℃,密度为 2.65×10³ kg/m³,莫氏硬度为 7。石英晶体的主要性能特点包括:压电系数和介电系数具有良好的温度稳定性(在室温附近几乎保持不变);机械强度与品质因数高,刚性强,动态特性优良;无热释电性,绝缘性能好,且具有良好的重复性。在常温范围内,其压电系数随温度的变化极小;例如在 20℃ 至 200℃ 之间,温度每升高 1℃,压电系数 d11 仅下降 0.016%。

石英晶体是单晶材料中最具代表性且应用最广泛的压电晶体。压电石英主要用于制造谐振器和滤波器,广泛应用于导航、遥控、遥测、电子技术以及各类电气设备中,服务于自动武器、超音速飞机、导弹、核武器、电子显微镜、计时仪器、电子计算机及人造地球卫星等领域。

杭州 Shalom EO 提供 SAW(声表面波)级石英材料及晶圆。公司配备了先进的设备,涵盖晶体生长、晶圆切割、研磨、抛光及检测等工艺环节;所有成品均通过居里温度测试及严格的质量控制(QC)检验。我们可根据客户需求提供石英晶体锭、晶体毛坯、晶圆毛坯及抛光晶圆。

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