人工水晶にも等級がある?

ダイヤモンドなどの宝石に等級があるように、人工水晶にも品質規格があり等級(グレード)が定められています。
規格はIEC国際規格(IEC 60758)、JIS日本工業規格(JIS C 6704)に定められています。
NDKでは水晶製品の新たな地平を拡げるために、高純度化を押し進めています。

人工水晶の重要な品質項目には以下の3項目があります。

赤外線吸収係数α

赤外線吸収を定量化したものを赤外級数係数α値と呼び、α値が小さいほどQ値が高く高品質です。

赤外線吸収係数α

インクルージョン密度

インクルージョンとは結晶中の包有物のことで、少ないほど高品質です。

【1m3当たりの含有密度(個)】

【1m3当たりの含有密度(個)】

エッチチャンネル密度

結晶中の線状欠陥に沿って生じる管状の空孔をエッチチャンネルと呼び、密度が低いほど高品質です。

【ATカット面における1cm2当たりの発生密度】

エッチチャンネル密度

高純度人工水晶 「 N-Grade 」シリーズ

N-Grade は人工水晶のトップランナーNDKがこだわり抜いて育成する高純度人工水晶ブランドです。
性能のさまたげとなる結晶中の不純物濃度、線状欠陥密度、インクルージョン密度を極限まで低く抑えています。
最高級グレード高純度のN-Gradeとそれを超えた究極の純度のN-Grade – EXがあり高い歩留まりで安定供給しています。

高純度人工水晶 「 N-Grade 」シリーズ

N-Grade

N-Grade EX

N-Grade EX

N-Grade EX (最高純度人工水晶)
“光学機器の耐久性を向上”

使用する原料にも高純度品を使用し、全ての品質規格において最高グレードの人工水晶です。
高出力レーザーや放射線に対応する高耐久性があります。

究極の低損失

赤外吸収係数α でグレード「Aa」。これはグレードAよりもさらに40%低いという超低損失。エネルギー損失が極めて低いため、光学デバイスの耐久性が優れています。

究極の低損失

不純物を許さない究極の高純度

インクルージョン密度はグレード「Ⅰa」。もちろん最高グレードです。これは1cm3のなかにわずか30~70μmのインクルージョンの粒子が1つ以下という厳しい仕様であり、それを余裕でクリアしています。 また、一般的な光学用人工水晶と比べ、N-Grade EXに含まれる不純物濃度が大幅に削減されています(図1)。

不純物を許さない究極の高純度

【図1 光学用人工水晶とN-Ggrade EXの含有不純物比較】

【図 1  光学用人工水晶とN-Ggrade EXの含有不純物比較】

結晶内の欠陥を許さない究極の高品質

性能や安定性に影響を与えるエッチチャンネル密度のグレードは「1a」。1aは5本以下と厳しい仕様が定められています。

【ATカット面に発生するエッチチャンネルの例】

結晶内の欠陥を許さない究極の高品質

用途

高耐久性能を活かして、半導体製造機の露光/ステッパ、高出力レーザーなどの光学デバイスとして使用されています。

用途
N-Grade

N-Grade(高純度人工水晶)
“水晶デバイスの性能を向上”

トップクラスの純度を誇る高純度グレードの人工水晶です。
赤外線吸収係数αが小さく、安定した周波数温度特性が得られます。

  • 赤外線級数係数αはグレード「A」。水晶振動子用人工水晶の係数αと比較し60%小さく、水晶振動子の性能指標となる発振の鋭さが非常に優れています。
  • インクルージョン密度は、EXと同様最高グレードの「Ⅰa」。エッチチャンネル密度のグレードも「1」と高品質です。

用途

EXがその高耐久性能を活かして光学デバイスとして活用されるのに対して、こちらは、卓越した電気的特性を活かして5G基地局といった極限のシステム安定性と高性能が求められる分野のタイミングデバイスとして採用されています。

用途

NDKの人工水晶 製品ラインナップ

NDKでは、N-Grade シリーズ以外にも様々なアプリケーション向けに最適な高品質の人工水晶を製造しています。

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