Optikai lapkák: üveg, kvarc és zafír összehasonlítása a precíziós alkalmazásokhoz

A boroszilikát ostya és a zafír ostya azonos 100 mm átmérőjű és 1,0 mm vastagságú lehet, mégis az egyik a másik töredékébe kerül, és nagyon eltérő munkakörülményeket is túlél. Ebben a szakadékban követik el a legtöbb ostyavásárlási hibát. A gyakorlatban a megfelelő optikai lapka három, ebben a sorrendben hozott döntésen múlik: az anyag kiválasztása az átvitel, a keménység és a termikus viselkedés alapján; meghatározza azokat a síkossági és felületminőségi értékeket, amelyeket a downstream folyamat ténylegesen elvisel; és szállítás előtt olyan vizsgálati adatokat kérnek, amelyek mindkettőt igazolják. Az alábbi szakaszok sorra dolgozzák fel az egyes döntéseket.

Mi az optikai lapka?

Az optikai lapka egy vékony, optikai minőségű anyagból, jellemzően üvegből, olvasztott kvarcból vagy egykristály zafírból készült korong, amelyet a vastagságra, síkságra és felületminőségre vonatkozó szűk tűréshatárig állítanak elő. Ellentétben a kész optikai ablakkal, amelyet közvetlenül a sugárútba szerelnek be, az ostya általában egy hordozó: egy kiindulási felület, amelyet bevonnak, mintáznak, ragasztanak vagy felkockáznak a későbbi feldolgozás során.

A szabványos átmérők 25,4 mm-től 300 mm-ig terjednek, a vastagság általában 0,5 és 1,1 mm között van, bár az ipari optikában az egyedi méretek rutinszerűek. Öt paraméter választja el a használható ostyát az elutasítotttól:

• Teljes vastagságváltozás (TTV): a különbség a polírozott felület legvastagabb és legvékonyabb pontja között.
• Hajlítás és vetemedés: az ostya középsíkjának eltérései a lapostól, amelyet általában a köszörülés vagy lappolás okozta maradék feszültség okoz.
• Felületi minőség: 40-20 vagy 20-10 karcolási fokozatok MIL-PRF-13830-onként, amelyek korlátozzák a megengedett karcolásokat és ásásokat.
• Felületi érdesség: a polírozott lapkák általában 1 nm alatt érik el az Ra-t, a kétoldalas polírozott alapanyag pedig 0,5 nm alatt.
• Élek állapota: letörési geometria és forgácshatárok, amelyek befolyásolják a törési arányt a kezelés és a kockázás során.

Üveg, kvarc vagy zafír: az ostyaanyag kiválasztása

Az anyagválasztás jobban uralja a költségeket és a teljesítményt, mint bármely más lapka-döntés. Az alábbi táblázat összehasonlítja a kiválasztást meghatározó tulajdonságtartományokat, az utána található megjegyzések pedig elmagyarázzák, hogy az egyes anyagok hol kapják meg a helyüket.

Amikor a választás a két leggyakrabban összehasonlított lehetőségre szűkül, a döntés általában az UV-átbocsátás és a hőstabilitás mellett dönt, nem pedig önmagában az ár mellett. A párosítással részletesen foglalkozunk összehasonlításunkban kvarc vs. üveg optikai lapkák .

Üveg ostyák: A ragasztás és a hordozók igáslója

Az üveglapkák, általában boroszilikát vagy hasonló optikai üvegek a legköltséghatékonyabb megoldás, ahol nincs szükség extrém áteresztőképességre vagy keménységre. Hőtágulásuk elég közel van a szilíciumhoz az anódos kötéshez, így szabványos szubsztrátumokká válnak a MEMS nyomásérzékelők és a tokozott eszközök számára. Emellett hordozó lapkaként is szolgálnak a vékony eszközök kezelése során, valamint alaphordozóként a mintás optikákhoz. A határok valósak: gyengébb az ultraibolya áteresztés, mint az olvasztott kvarcé, alacsonyabb a hősokkállóság, és a felület, amely könnyebben karcolódik az ismételt kezelési ciklusok során.

Üveglapkák MEMS-hez, érzékelőhöz és optikai hordozókhoz A boroszilikát és hasonló üveglapkák alacsony költséget, átlátszóságot és a szilíciumhoz közeli hőtágulást kínálnak az anódos ragasztáshoz. Emiatt érdemes átnézni azokat a MEMS szenzorhordozók, hordozó lapkák és mintás optikák esetében, ahol nincs szükség extrém UV-áteresztésre vagy keménységre. Termék megtekintése →

Kvarc lapkák: Alacsony tágulás és mély UV-teljesítmény

Az olvasztott kvarc ostyák nagyon alacsony hőtágulásúak, nagyjából 0,5 ppm/K, ami egy nagyságrenddel a legtöbb üveg alatt van, erős áteresztéssel mélyen az ultraibolya sugárzásba. Ez a kombináció megmagyarázza a félvezető berendezéseken belüli fotómaszkok, UV optikai hordozók és technológiai lemezek szerepét. Egy beszerzési csapda érdemel figyelmet: a "kvarc" jelenthet amorf olvasztott kvarcot vagy piezoelektromos kristályos kvarcot, és a kettő lényegesen különbözik az árban, a megmunkálhatóságban és az alkalmazásban. Mielőtt árajánlatot kérne, ellenőrizze, hogy a folyamatnak melyikre van szüksége.

Olvasztott kvarc Wafers with Low Expansion and UV Transmission Az olvasztott kvarc ostyák a 0,5 ppm/K körüli hőtágulást egyesítik az ultraibolya sugárzás mélyén történő áteresztésével. Érdemes megnézni a fotómaszkok, UV-optikák és félvezető berendezések feldolgozólemezei esetében, feltéve, hogy az eljáráshoz kristályos kvarc helyett amorf kvarcra van szükség. Termék megtekintése →

Zafír ostyák: Keménység és zord környezet

Az egykristályos zafír ostyánként többe kerül, és sokkal lassabban készül, mint az üveg vagy a kvarc, de az általános optikai használatban semmi más nem ötvözi a 9 Mohs keménységet, a nagyjából 150 nm-től 5,5 μm-ig terjedő spektrális lefedettséget és a magas hővezető képességet. Ez a gallium-nitrid LED-epitaxia alapértelmezett hordozója, amely a kopásnak vagy magas hőmérsékletnek kitett közép-infravörös ablakok és érzékelők szabványos választása, és egyre gyakoribb az autóoptikában. Mivel a zafír tulajdonságai a krisztallográfiai orientációtól függenek, a vágást, legyen az C-sík, R-sík vagy más sík, kifejezetten fel kell tüntetni a rajzon.

Zafír lapkák LED-epitaxiához és kemény optikai felhasználásokhoz Az egykristályos zafír 9 Mohs keménységet, körülbelül 150 nm-től 5,5 μm-ig terjedő átvitelt és magas hővezető képességet kínál. Ezt a terméket érdemes megfontolni a GaN LED-es epitaxia, a középső infravörös ablakok és a kopásnak vagy magas hőmérsékletnek kitett érzékelőknél, a megadott kristálysíkkal. Termék megtekintése →

Az árajánlatkérés előtti lezáráshoz szükséges specifikációk

A legtöbb lapka elutasítása olyan specifikációkra vezethető vissza, amelyeket soha nem közöltek, nem pedig gyártási hibákra. Az ajánlatkérés elküldése előtt írjon be egy számot minden egyes tételhez:

1. Átmérő és vastagság tűrésekkel, például 100 mm ±0,1 mm átmérővel és 1,0 mm ±0,05 mm vastagsággal, a „névleges 100 mm” helyett.
2. Az alkalmazáshoz igazodó síkossági határok: a litográfiai hordozók teljes vastagsága néhány mikron alatti eltérést igényelhet az átlátszó nyíláson keresztül, míg az általános optikai használat elviseli a lazább értékeket.
3. A felület minősége karcolás-ásásban kifejezve, általában 40-20 általános használatra, és 20-10, ahol a szórt fény számít.
4. Polírozási formátum, egyoldalas vagy kétoldalas, mivel mindkét felület számít, amikor az ostya optikai utat vagy precíziós befogóműveletet táplál.
5. A zafír kristály orientációja vagy a kristályos kvarc vágott típusa, a rajzon látható, nem feltételezett.
6. Tisztítási, csomagolási és dokumentációs követelmények, beleértve azt is, hogy minden tételhez szükség van-e interferométer síksági térképekre és megfelelőségi tanúsítványra.

Hogyan érhető el és ellenőrizhető a laposság a gyártás során

Az ostya lapossága rögzített sorrendben épül fel: a nyersdarab fűrészelése, csiszolása közel végső vastagságig, lapolás a felszín alatti sérülések eltávolításához, majd polírozás, egyoldalas vagy kétoldalas, hogy a felületet a specifikációhoz hozzák. Minden szakasznak el kell távolítania az előtte lévő által hagyott sérülést, és a lépés elsietése karcolásként vagy maradék feszültségként jelenik meg a végső ellenőrzéskor.

Az ellenőrzés ugyanolyan fontos, mint a feldolgozás. A TTV-t, az ívet és a vetemedést általában érintésmentes optikai pásztázással mérik, míg a felület alakját interferometriával igazolják a megadott hullámhosszon. A rekesznyílás és hullámhossz nélkül megadott síksági adat, például "λ/10 lapos", feltételek nélkül, nem hasonlítható össze más szállító számával, ezért mindkettőt tegye a rajzra.

Ahol optikai ostyákat használnak

A lapkaalapú optika sokkal több iparágban jelenik meg, mint a félvezetőgyártás önmagában:

• Félvezető gyártás: fotomaszk hordozók, ellenőrző optika és hordozó lapkák vékony eszközök kezelésére.
• Optikai érzékelők képalkotó rendszerekben: a lapkaszintű feldolgozás érzékelőablakokat, szűrőket és mikrolencsés szubsztrátumokat állít elő kötegekben, egyenletes felületminőséggel.
• MEMS eszközök: szilíciummal anódosan ragasztott üveglapkák nyomásérzékelőket, mikrofonokat és rezonátorokat képeznek.
• Ultraibolya és infravörös rendszerek: az olvasztott kvarc a mély-UV litográfiát és spektroszkópiát szolgálja, míg a zafír a középső infravörös ablakokat és a magas hőmérséklet érzékelését takarja.
• Autóipar és LiDAR: méretstabil, kemény hordozók az adó- és vevőoptikához, amelyeknek ki kell bírniuk a rezgéseket és a hőmérséklet-ingadozásokat.

Gyakori beszerzési kockázatok és azok elkerülése

Négy probléma okozza a legtöbb problémát az ostya beszerzésében:

• Kétértelmű lapos feliratok. Minden lapossági alaknak szüksége van egy apertúrára, egy hullámhosszra és a rajzra írt mérési módszerre.
• Az anyag téves címkézése. Ellenőrizze, hogy a „kvarc” olvasztott amorf anyagot vagy kristályos anyagot jelent-e, és hogy az „üveg” lapka boroszilikát, alumínium-szilikát vagy más összetételű-e, mert mindegyik különbözik a tágulásban és az áteresztőképességben.
• Hőtágulási eltérés a ragasztott szerelvényekben. Szilíciumhoz ragasztott üveglapát kell választani a tágulási kompatibilitás érdekében, vagy a kötés megreped a hőciklus során.
• Hiányzó ellenőrzési adatok. Interferométer térképek vagy megfelelőségi tanúsítvány nélkül a felületi problémák csak a feldolgozás után jelentkeznek, amikor egy kiselejtezett lapka kerül a legtöbbbe.

Optikai lapkagyártóval dolgozni

A beszállítókat értékelő vevőknek egy rövid ellenőrző listára van szükségük: mindhárom ostyaanyag bizonyított feldolgozása, bizonyított síkosság-ellenőrzési képesség és elismert szabványok szerint auditált minőségbiztosítási rendszer. A Changzhou Haolilai Photo-Electricity Scientific and Technical Co., Ltd. (HLL) 1998 óta gyárt precíziós optikai alkatrészeket egy 35 000 négyzetméteres létesítményből Changzhou nemzeti csúcstechnológiai övezetében, több mint 300 embert foglalkoztatva, és több mint 20 országba exportál. A vállalat rendelkezik ISO 9001:2015, ISO 14001:2015 és IATF 16949 tanúsítvánnyal, amelyek közül az utolsó támogatja az autóipari ellátási lánc munkáját, és egy tartományi precíziós optikai mérnöki központot üzemeltet, amely egyedi szelet- és hordozóprojekteket támogat.

A szeletekre vonatkozó követelmények nagymértékben eltérnek a félvezető-, az autóipari és a lézeres alkalmazások között, ezért a leggyorsabb út a pontos árképzéshez a fent felsorolt ​​specifikációkat tartalmazó rajz. A HLL mérnöki csapata felülvizsgálja az egyedi igényeket és személyre szabott optikai megoldásokat kínál, az ajánlatkéréseket vagy a műszaki kérdéseket pedig a kapcsolati oldal .

A rövid változat: válassza ki az anyagot optikai és termikus tulajdonságai alapján, adja meg a síkságot és a felület minőségét számokkal és mérési feltételekkel, és kérjen ellenőrzési adatokat a szállítással együtt. Azok a vevők, akik ezt a sorrendet követik, elkerülik a legdrágább meghibásodási módokat az ostyabeszerzésben, és kevesebb iterációs ciklusban lépnek át az ajánlatokról a minősített alkatrészekre.