Los cristales de cuarzo permiten medir el espesor de la capa depositada y aseguran recubrimientos precisos y con repetibilidad. Estos dispositivos dan la información de la frecuencia de resonancia de los cristales de cuarzo durante el procesos de deposición al vacío. El cambio de frecuencia está asociado a la cantidad de material depositado en la superficie del cristal.
Los cristales de cuarzo informan sobre el espesor recubierto a la escala del Ångström (1 Ångström es equivalente a 0.00000000393701 Inches o 0.0000001 Millimeters). Sus niveles de precisión y resolución han de ser elevados porque un desvío del orden de 10 Å puede tener un gran efecto en el rendimiento del substrato recubierto.
La importancia de los sensores de cristales de cuarzo ha aumentado en los últimos 20 años. Los avances en óptica, electrónica y en los componentes magnéticos necesitan de un sensor capaz de procesar las medidas de espesor con elevada precisión.
Algunas de las industrias que usan este proceso en su producción son : la industria ópticas, la industria de paneles solares y la de pantallas como las OLED (Organic LED).
Consiga alargar la vida de su cristal de cuarzo seleccionando adecuadamente el electrodo.
– 6MHz Sensor de cristal de cuarzo compatible con el monitor INFICON, controlador y microbalanza.
– Tamaño : 14 mm (0.550 in.)
– Frequencia : 6 MHz
– 5MHz Sensor de cristal de cuarzo también disponible
– Tamaño : 12.4 mm (0.489 in.)
– Frecuencia : 5 MHz
Tabla de selección de cristales de cuarzo
| Material del Electrodo | Applicación Habitual | Duración de Vida | Principales Caractéristicas |
|---|---|---|---|
| Oro | Estándard | Infinito | Más común, adaptado a todas las aplicaciones |
| Plata | de tipo Sputtering (pulverización catódica) | Depende de la oxidación y exposición a sulfuros contenidos en el aires (tarnishing effect) | Para altas conductividades térmicas. Adaptado cuando se necesita una mejor transferencia de calor por parte del sensors al estar refrigerado |
| Aleación | Láminas delgadas de alto estrés, Películas Ópticas, Materiales semiconductores de alto estrés | Menos que el Oro, dos veces más que la Plata, en función del tiempo de oxidación | Actividades de alto valor en comparación con comparado con el Oro y la Plata |
Mire aquí el Monitor de espesor para cristales de cuarzo.
Principio de funcionamiento de los sensores de cristales de cuarzo
Los sensores QCM (quartz crystal microbalance) dan información del cambio de masa por unidad de área midiendo las variaciones en la frecuencia de resonancia del cristal de cuarzo.
Esta frecuencia cambia de manera lineal con el grosor por sus propiedades de piezoelectricidad. Son un componente esencial en la deposición de capas finas y se usa normalmente para grandes producciones.
Es muy importante controlar la temperatura de la cámara. El cristal de cuarzo puede tener cambios significativos en la frecuencia de resonancia debidos a la temperatura. Existen distintos tipos de cristal en función de su tolerancia a la temperatura.
Los sensores funcionan a nivel de Angstroms (del orden de 1E-10m). Pequeñas desviaciones de 10 o menos Angstroms provocan cambios en el producto final. Los sensores QCM han ido haciéndose más y más precisos en los últimos años. En la actualidad es posible obtener capas con precisión de hasta 1 Angstrom para diferentes aplicaciones. Estas varían desde óptica avanzada a dispositivos eléctricos o magnéticos.
Como es un sistema QCM?
Dentro la cámara de vacío se coloca el cristal, al lado del sustrato al que se le aplicará la capa fina. Es muy importante conocer el rango de frecuencias en el que opera y la calidad de su electrodo para una óptima medición. Hay que incorporar un sistema de medición y regulación de temperatura que servirá para eliminar las fluctuaciones de frecuencia producidas por la temperatura en el cristal.
Fuera de la cámara de vacío, un monitor eléctrico crea corriente alterna para que el cristal vibre. También guarda toda la información de cambio de frecuencia con el tiempo. La precisión de este aparato tiene que ser óptima para hacer las correcciones necesarias de temperatura. Un microprocesador interno convierte toda esta información en el grosor real de la capa depositada.
Principales características de los cristales de cuarzo :
El cristal de cuarzo puede tener diferentes formas de electrodos. Dependiendo del dispositivo de control que se tiene o quiere, el electrodo puede variar en forma y número de caras estampadas.
Especificaciones físicas del cristal:
- Material : Dioxido de Silicio monocristalino puro
- Dimensiones : 0.550” +. 000/.002” OD
- Contorno : 2.5 – 3.0 dioptras (212 – 177 mm radio de curvatura) plano-convexo
- Acabado : RMS de 7 micras
- No tiene marcas ni impurezas en una apertura de 13,95 mm de diámetro
Especificaciones eléctricas del cristal:
- Frecuencias en las que opera : 5 and 6 MHz
- Resistencia : <10-15 Ohm
- Resistencia de contacto : <10 Ohm de lado a lado de la cara con el patrón