石英的特性

SiO₂

石英就如同名字一般，是玻璃的一種，但是比較特別的是一般的玻璃是由許多成分所構成，而石英只含有SiO₂成分。因為石英之中所含有的金屬不純物的量非常極少，最多也僅含有10ppm（10萬分之一），最少狀態通常僅有10ppb（１億分之１）以下。因為本身的純度極高，因此石英本身擁有其他玻璃所無法呈現出的特性及優點。

石英（SiO₂）材料具有極低的熱膨脹係數、高耐溫性、高耐磨耗性、良好的化學穩定性、電絕緣性、低而穩定的延滯性、近紫（紅）外線可見光穿透性、高機械性能等。

因此高純度石英材料被廣泛應用於現代電子科技、半導體、通訊、電光源、太陽能、國防高精密量測儀器、實驗室理化儀器、核能、奈米產業等。

半導體的應用，半導體在制程中主要石英材料應用為石英爐管、石英晶舟、石英環、石英槽、視窗、制程設備等相關之石英元件。

石英加工內容包括：平面研磨，拋光，圓筒切削，切斷，槽加工，曲線加工，異形加工，超微細打眼開洞，薄膜塗層等。

石英的特性

1. 光易穿透
石英的光容易穿透之特性，不僅只有可視光從紫外線到紅外線廣泛圍的波長光都可以表現出很好的穿透性。
2. 高純度
僅由SiO₂構成，僅含有極微量的金屬不純物成分。
3. 耐熱
軟化點約1700°C，所以在1000°C程度的高溫環境也可以使用。且熱膨脹係數小，可以承受劇烈的溫度變化。
4. 不易被藥物侵蝕
化學特性極為安定，因此耐化學藥品特性極佳。

石英材料特性表

1. 材料雜質含量分析 (SiO₂ 含量：≥ 99.995%)

Fe	Mg	Mn	K	Li	Co	Ni	Cu	Na	B	Ti	Ca	Al
1.2	0.4	0.1	2.0	0.5	< 0.02	0.03	0.57	2.3	0.8	0.1	0.8	16

2. 光學試驗：折射率與色散值 (na = 1.45845)

類別	20°C	UV	IR	可見光
Na值	1.4586 ± 4 x 10^-4	1.5341 - 1.4942	1.4251 - 1.47451	1.4698 - 1.45413
平均色散及色散係數 / Nf-Nc=0.00674 ±3 x 10^-5 / 色散係數 Y= 68.0

3. 熱試驗

熱膨脹係數	溫度 °C	100	300		500	700	900		1100
熱膨脹係數	熱膨脹係數 x 10^-7	5.11	5.92		5.65	5.73	5.52		5.48
熱傳導 W/m°C	溫度 °C	20	100		200	300	400		950
熱傳導 W/m°C	熱傳導係數	1.38	1.47		1.55	1.67	1.84		2.68
熱能率 J/Kg°C	溫度 °C	20		100		500		900
熱能率 J/Kg°C	熱能率	690		772		964		1052

4. 電學試驗

電學性能	介電常數 (e)	20°C	23°C	28°C
	介電常數 (e)	3.7	3.77	3.81
	(Tgδ)	1 千赫	1-1000 兆赫	3 x 10^-4兆赫
	(Tgδ)	0.0005	0.0001	0.0004
	電阻率係數 (Ω cm)	20°C	400°C	800°C	1200°C
	電阻率係數 (Ω cm)	10¹⁶	10¹⁰	6.3 x 10⁶	1.3 x 10⁵

5. 材料與氧化物反應關係

AIO₃	MgO	CaO	ZnO	Fe-Oxide	CuO	BaO	Basic-Oxide	PbO
> 1200°C	> 950°C	> 1000°C	> 800°C	> 950°C	> 950°C	> 900°C	> 800°C	融熔狀態

6. 機械性能

密度	2.21 g/cm³	耐壓強度	6000N/mm² 160000psi	抗拉強度	50 N/mm²	扭矩力	30 N/mm²
莫氏硬度	5.5 - 6.5 N/mm²	扭力係數	3.1 x 10⁴ N/mm²	彎曲承受	67 N/mm²	聲速	5720m x s