¿Qué es una oblea de diamante?
Una oblea de diamante es una fina lámina de material diamantado que se utiliza como sustrato para diversas aplicaciones en electrónica y otras industrias.
Las obleas de diamante pueden producirse utilizando métodos de prensado cúbico a alta presión y alta temperatura (HPHT) o CVD.
Labrilliante ofrece una gama de máquinas de prensado cúbico a alta presión y alta temperatura (HPHT), con precios adaptados a los requisitos específicos del cliente. Los sistemas están diseñados con interfaces fáciles de usar y funciones automatizadas, lo que garantiza un funcionamiento ágil y un tiempo de formación mínimo.
Semiconductores GaN sobre diamante para comunicaciones inalámbricas
Una de las aplicaciones más prometedoras de las obleas de diamante es el campo de la comunicación inalámbrica. Los semiconductores GaN, que consisten en una fina capa de nitruro de galio (GaN) depositada sobre un sustrato de diamante, han surgido como una alternativa superior a materiales tradicionales como el carburo de silicio (SiC).
El semiconductor GaN ofrece varias ventajas, entre ellas
- Mayor densidad de potencia. Los semiconductores GaN sobre diamante pueden alcanzar densidades de potencia hasta tres veces superiores a las del GaN sin diamante, lo que permite fabricar dispositivos más compactos y eficientes.
- Mayor fiabilidad. La reducción del estrés térmico y la fuerte unión atómica entre el GaN y el diamante mejoran la fiabilidad general y la longevidad del dispositivo.
- Rendimiento superior en alta frecuencia. La excepcional conductividad térmica del diamante permite que los dispositivos GaN sobre diamante funcionen a frecuencias más altas sin sufrir problemas de sobrecalentamiento.
Estas propiedades hacen de los semiconductores GaN una opción ideal para aplicaciones en dispositivos de comunicación inalámbrica de alta potencia, como estaciones base 5G avanzadas, sistemas de radar de alto rendimiento y equipos de comunicación por satélite de última generación. La integración de la tecnología GaN-on-Diamond en estos campos permite desarrollar soluciones de comunicación inalámbrica más eficientes, fiables y compactas.
Obleas de diamante en IA y computación en nube
Las obleas de diamante también están logrando avances significativos en el ámbito de la inteligencia artificial (IA) y la computación en nube. La integración de obleas de diamante con chips de silicio de alta potencia crea una solución de gestión térmica muy eficiente que puede acelerar el cálculo hasta tres veces. La eficaz disipación del calor que proporcionan las obleas de diamante reduce los puntos calientes y permite que los chips funcionen a frecuencias más altas sin sobrecalentarse.
Esta tecnología es compatible con los principales chips de alta potencia, lo que permite a los centros de datos alcanzar el mismo rendimiento ocupando la mitad de espacio, con el consiguiente ahorro de costes y mejora de la eficiencia energética. El uso de obleas de diamante en la IA y la computación en la nube puede dar lugar a velocidades de procesamiento más rápidas, una mayor eficiencia energética y una reducción de los costes de hardware.
La oblea de diamante en la electrónica de potencia
En el campo de la electrónica de potencia, las obleas de diamante están permitiendo avances significativos. La extrema conductividad térmica y las propiedades de aislamiento eléctrico del diamante permiten simplificar las arquitecturas de los inversores, lo que se traduce en miniaturización, mayor eficiencia y mayor robustez.
Las obleas de diamante permiten el desarrollo de inversores de potencia compactos, ligeros y muy eficientes, que encuentran aplicaciones en diversos sectores, entre ellos:
- Energías renovables. La electrónica de potencia basada en el diamante puede mejorar la eficiencia y fiabilidad de los sistemas de energía solar y eólica.
- Vehículos eléctricos. Los inversores compactos y eficientes basados en diamante pueden reducir el tamaño y el peso de las cadenas cinemáticas de los vehículos eléctricos.
- Industria aeroespacial. La electrónica de potencia basada en el diamante puede resistir los duros entornos y las altas temperaturas de las aplicaciones aeroespaciales.
Los avances en la tecnología GaN de diamante han abierto nuevas posibilidades a la industria de los semiconductores. A medida que crece la demanda de dispositivos de comunicación inalámbricos de alto rendimiento, fiables y compactos, los fabricantes buscan soluciones rentables para integrar el GaN diamantado en sus productos.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar obleas de diamante?
Las obleas de diamante tienen muchas ventajas más allá de sus aplicaciones en comunicación inalámbrica, IA y computación en la nube, y electrónica de potencia. El material se caracteriza por estas propiedades
- Dureza y durabilidad. El diamante es el material más duro conocido, por lo que ofrece una resistencia al desgaste y una precisión superiores en herramientas de corte y aplicaciones de mecanizado.
- Propiedades ópticas: las obleas de diamante ofrecen una excelente transparencia y estabilidad, lo que las hace adecuadas para lentes y otros componentes ópticos.
- Inercia química. Este material es resistente a los ácidos y otros productos químicos, lo que permite su uso en entornos químicos agresivos.
- Biocompatibilidad. El diamante es biocompatible, lo que lo convierte en un material atractivo para dispositivos e implantes médicos.
Las obleas de diamante están revolucionando la industria y la electrónica al ofrecer una combinación única de propiedades que superan las de los materiales tradicionales. Están revolucionando la industria y la electrónica al ofrecer una combinación única de propiedades que superan las de los materiales tradicionales.
Una prensa hidráulica cúbica de alta presión y alta temperatura (HPHT) es una máquina utilizada para producir diamantes cultivados en laboratorio. Funciona sometiendo un material fuente de carbono, como el grafito, a una presión y temperatura extremadamente altas, simulando las condiciones en las que se forman los diamantes naturales en la corteza terrestre.
A medida que los mercados de diamantes sintéticos se expanden rápidamente por todo el mundo, aumenta la demanda de prensas de alta presión y alta temperatura (HPHT). Empresas de todo el mundo desean invertir en esta tecnología.
Las prensas cúbicas HPHT generan calor y presión extremos para reproducir las condiciones en las que se forman los diamantes naturales. El modelo de prensa cúbica cuenta con una célula de reacción que permite producir grandes volúmenes de diamantes con un mantenimiento mínimo.
| Modelo de prensa | Yunques | Cubo | Precio básico* |
| 650 | φ142-φ160 | 72 | $165 000 |
| 700 | φ155-φ165 | 72 | $181 000 |
| 750 | φ165-φ175 | 74 | $197 000 |
| 800 | φ175-φ185 | 77 | $177 000 |
| 850+ vidrio | φ185-φ199 | 84 | $238 000 |
| 900+ vidrio | φ199-φ220 | 85 | $262 000 |
| 950+ vidrio | φ199-φ240 | 88 | $296 000 |
| 960 | φ185-φ220 | 92 | $252 000 |
| 980 | φ185-φ220 | 100 | $255 000 |
| 850(forjado) | Φ199 | 74x74 84 | $253 000 |
| 900(forjado) | Φ220 | 82x82 88 | $293 000 |
| 1000(forjado) | Φ240 | 92x92 100 | $454 000 |
| 850(forjado) | Φ199 | 74x74 84 | $258 000 |
*El precio básico significa que este es el precio de fábrica e incluye el modelo básico de la prensa sin modificaciones. Tenga en cuenta que los mecanismos adicionales del sistema, la capacitación y el know-how no están incluidos en el precio. Por favor, contáctenos para conocer los precios del paquete de configuración completo.
Productos
Las partes principales de una prensa cúbica suelen ser:
- Sistema de presión. Un conjunto de cilindros y pistones hidráulicos de alta potencia accionados por bombas eléctricas produce hasta 1,5 millones de PSI de presión, lo que reproduce las fuerzas de aplastamiento de las profundidades de la Tierra.
- Sistema de control de la temperatura. La prensa encierra la cámara cúbica central en sistemas de calentamiento de precisión controlada que incluyen elementos resistentes y emisores láser.
- Recipiente a presión. Alrededor del núcleo hay un recipiente de presión rígido construido con acero de aleación de alta resistencia. Proporciona una barrera inexpugnable para retener los niveles extremos de temperatura y presión.
- Sistema de control. Una sofisticada tecnología de automatización que incluye PLC y controladores PID supervisa y calibra los parámetros del proceso en tiempo real. Mediante la optimización de las configuraciones de temperatura, presión y tiempo, facilitan unos procesos de fabricación impecables.Prensas cúbicas HPHT que impulsan aplicaciones
| Modelo | 650 | 700 | TB-750 | 800（sin revestimiento) | TB-850 | 900 | 960（sin cilindrar) | 980（sin soldadura) |
| Diámetro del cilindro de trabajo (mm) | 650 | 700 | 750 | 800 | 850 | 900 | 960 | 980 |
| Presión de diseño (MP) | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 118 | 100 | 100 |
| Fuerza del cilindro (KN) | 36000 | 42000 | 48500 | 55000 | 62000 | 75000 | 72000 | 75000 |
| Presión de seis cilindros (KN) | 6x32000 | 6x37000 | 6x42800 | 6x48700 | 6x55000 | 6x60400 | 6x57800 | 6x60000 |
| Ultra alta presión (MP) | 97 | 97 | 97 | 97 | 97 | 95 | 80 | 80 |
| Carrera máxima del pistón | 90 | 90 | 90 | 90 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Altura de apertura (mm) | 421 | 440 | 433 | 447 | 540 | 544 | 540 | 540 |
| Altura de cierre (mm) | 331 | 350 | 343 | 357 | 440 | 444 | 440 | 440 |
| Potencia de calefacción eléctrica (Opcional) | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 60 | 60 | 60 |
| Potencia total del motor (KW) | 22.5 (7.5+15) | 22.5 (7.5+15) | 29.5 (11+18.5) | 29.5 (11+18.5) | 29.5 (11+18.5) | 33 (11+22) | 33 (11+22) | 33 (11+22) |
| Punzón de selección (mm) | φ142-φ160 | φ155-φ165 | φ165-φ175 | φ175-φ185 | φ185-φ199 | φ199-φ220 | φ185-φ220 | φ185-φ220 |
| Tamaño exterior (L*W*H) | 2990x2990x3525 | 3170x3170x3640 | 3120x3120x3565 | 3180x3180x3740 | 3360x3360x3865 | 3330x3330x3690 | 3330x3330x3690 | 3350x3350x3710 |
| Peso (t) | 48.3 | 62.5 | 71.1 | 75.5 | 82 | 85 | 80 | 80 |
Planta de Crecimiento de Diamantes: Requisitos e Instalación
- Puede instalar una placa de metal gruesa que actuaría como cimiento reforzado para la Prensa (podemos ayudar con esto, ya que tenemos experiencia en ello).
- Necesita utilizar una ubicación con una base de hormigón gruesa y su espesor depende del modelo de Prensa, ya que sus pesos son diferentes.
- Electricidad
- Sistema de refrigeración
- Equipamiento para apoyar el crecimiento de cristales grandes
- Equipamiento para la preparación de materiales
- Equipamiento para la fabricación de piezas de celda
Aplicación de la prensa cúbica HPHT
Las prensas cúbicas HPHT liberan presiones y temperaturas extremas para crear materiales novedosos en todos los sectores.
Los materiales de diamante producidos con la prensa cúbica HPHT se utilizan ampliamente en la industria, la óptica y la medicina. Los semiconductores GaN sobre diamante han cambiado las reglas del juego en el campo de la electrónica, ya que ofrecen unas propiedades extraordinarias que superan a las de los materiales tradicionales.
PCD
Las máquinas de diamante HPHT se utilizan para fabricar cortadores y herramientas a partir de compactos de diamante policristalino (PDC). En estos sistemas avanzados, los precursores de diamante se someten a presiones extremas superiores a 5 GPa y a temperaturas superiores a 1500°C para facilitar la síntesis de compuestos de diamante policristalino. Los PCD presentan una dureza y una resistencia al desgaste excepcionales, lo que permite realizar operaciones de perforación de petróleo y gas más rápidas y económicas.
Diamantes cultivados en laboratorio
La avanzada tecnología HPHT que utilizan las máquinas de diamante de laboratorio permite el crecimiento de diamantes de alta calidad que son tan buenos como sus homólogos extraídos. Los diamantes HPHT son más asequibles y éticos que los diamantes extraídos, lo que alivia las preocupaciones sobre el impacto medioambiental de los métodos de extracción tradicionales.
PCBN y herramientas
El nombre completo del PCBN es "nitruro de boro cúbico policristalino", un material superduro sintetizado mediante procesos HPHT similares a los utilizados para la fabricación de diamante policristalino. Se emplea habitualmente en la producción de herramientas de corte, punzones y otros componentes industriales que exigen una dureza, estabilidad térmica y resistencia al desgaste excepcionales. Las máquinas HPHT ejercen presiones y temperaturas inmensas sobre los compuestos precursores, facilitando la transición de fase y la cristalización en la estructura de nitruro de boro cúbico policristalino deseada.
La aplicación de obleas de diamante producidas por máquinas de fabricación de diamantes, como las prensas cúbicas HPHT, ha revolucionado diversos sectores, como la fabricación, la medicina y la electrónica. Estas máquinas de diamante cultivadas en laboratorio crean materiales de diamante con propiedades excepcionales que los hacen ideales para una amplia gama de aplicaciones industriales, médicas y eléctricas.
Aplicaciones industriales
En la industria manufacturera, las obleas de diamante producidas por las máquinas de prensado de diamante se han hecho indispensables para las herramientas de corte, esmerilado y pulido. La extrema dureza y resistencia al desgaste de los diamantes los hacen perfectos para el mecanizado de materiales duros como la cerámica, el acero endurecido y los materiales compuestos.
Aplicación en electrónica
En la industria electrónica, las obleas de diamante producidas por prensas cúbicas HPHT tienen el potencial de transformar la forma en que diseñamos y fabricamos dispositivos electrónicos. La gran distancia entre bandas, la alta conductividad térmica y las excelentes propiedades de aislamiento eléctrico del diamante lo convierten en un material ideal para aplicaciones de alta potencia, alta frecuencia y alta temperatura. Las obleas de diamante se están utilizando para desarrollar dispositivos semiconductores avanzados, como transistores de potencia y diodos, que pueden funcionar a tensiones, corrientes y temperaturas más elevadas que los dispositivos tradicionales basados en el silicio. Esto podría dar lugar a sistemas electrónicos más eficientes, compactos y fiables para aplicaciones que van desde las energías renovables a los vehículos eléctricos.
Las propiedades ópticas y térmicas únicas del diamante lo hacen idóneo para su uso en dispositivos optoelectrónicos avanzados, como LED de alto brillo y diodos láser. Al incorporar materiales de diamante a estos dispositivos, los fabricantes pueden conseguir mayores potencias de salida, una mejor disipación del calor y una vida útil más larga, lo que permite el desarrollo de sistemas de iluminación y láser más eficientes y fiables.
¿Cómo elegir una prensa hidráulica?
Al seleccionar una prensa cúbica, los compradores deben conocer de antemano sus objetivos de producción, ya sea para polvo de diamante industrial, crecimiento de diamante en bruto HPHT, mejora del diamante o diamantes de calidad para herramientas. La configuración de la prensa y las especificaciones técnicas pueden adaptarse en consecuencia.
Por ejemplo, la producción de diamantes monocristalinos exige un control preciso y sostenido de la presión durante ciclos de crecimiento más largos, lo que requiere una electrónica avanzada. Por el contrario, la síntesis industrial de diamantes implica ciclos más cortos y parámetros de presión más sencillos, lo que reduce los requisitos del panel de control. La configuración influye directamente en el precio del sistema y en la rentabilidad de la inversión.
La prensa cúbica promete acelerar la adopción de diamantes cultivados en laboratorio en todo el mundo. Con mayores volúmenes de producción, mejor calidad de los cristales y menores costes operativos en comparación con las tecnologías HPHT más antiguas, la prensa cúbica ayuda a los productores de diamantes de laboratorio a satisfacer la creciente demanda del mercado. Como principal solución HPHT, marcará la trayectoria futura de la industria del diamante creado en todo el mundo.
Prensas cúbicas HPHT de Labrilliante
Para las entidades estadounidenses interesadas en aprovechar el lucrativo mercado del diamante de laboratorio, Labrilliante ofrece soluciones HPHT personalizables y escalables a cualquier volumen de producción. Nuestro catálogo incluye diversas prensas automatizadas con controles avanzados de presión y temperatura para la fabricación masiva de cristales brillantes e impecables. Al comprar nuestros sistemas cúbicos en línea, las empresas de todo el mundo pueden beneficiarse de especificaciones de equipos a medida, un rápido cumplimiento de los pedidos y un servicio de atención al cliente especializado, lo que les permite prepararse para la producción comercial de diamantes de laboratorio.
Preguntas frecuentes
Una máquina de prensa cúbica HPHT es un equipo utilizado para la producción de diamantes sintéticos que emplea el método de alta presión y alta temperatura (HPHT) para crear diamantes sintéticos. Esta prensa cúbica de diamantes es un componente clave en el proceso de producción de diamantes cultivados en laboratorio.
Las máquinas de prensado cúbico HPHT también pueden utilizarse para producir otros materiales ultraduros como el nitruro de boro cúbico (cBN) y el diamante policristalino (PCD). Estos materiales se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales debido a su excepcional dureza, resistencia al desgaste y estabilidad térmica. Los equipos de diamante HPHT pueden adaptarse para crear estos materiales ajustando la presión, la temperatura y el catalizador utilizados en el proceso.
Una prensa cúbica crea las condiciones de alta presión y alta temperatura necesarias para transformar el grafito en diamante. El grafito se coloca en una cámara de alta presión donde se somete a presiones de hasta 60.000 atmósferas y se calienta a temperaturas en torno a los 1.500°C. Estas condiciones extremas conducen a la formación de un diamante sintético.
Puede producir precursores de diamante CVD pero no cristales finales. HPHT y CVD siguen siendo métodos distintos.
Sí, técnicas como la alteración del color dependen en gran medida de las capacidades especializadas de la prensa cúbica.
Puede ponerse en contacto con proveedores locales de equipos de laboratorio para la producción de diamantes o buscar en catálogos y directorios en línea. Labrilliante es un proveedor de equipos HPHT y realiza envíos a todo el mundo.
El coste de una prensa cúbica puede variar significativamente en función de factores como su tipo, tamaño, capacidad de producción y nivel de automatización. Póngase en contacto con nosotros para conocer el precio del modelo de prensa cúbica que necesita.
Los contenedores de madera con revestimientos resistentes al agua y al aceite transportan con seguridad los materiales según las necesidades del cliente.
Al permitir una experimentación sin precedentes, los sistemas de prensado cúbico HPHT dirigirán las innovaciones estratégicas en todos los sectores durante los próximos años.
Las máquinas de prensado cúbico tienen una amplia gama de aplicaciones industriales. Estos equipos шы emplean en la industria electrónica para la disipación de calor en dispositivos de alta potencia, como en IA y computación en la nube. Los equipos HPHT se emplean en investigación y desarrollo para crear materiales novedosos con propiedades únicas, como los semiconductores GaN-on-Diamond para comunicaciones inalámbricas, que ofrecen mayor densidad de potencia, mayor fiabilidad y un rendimiento superior en alta frecuencia.