Optičke pločice: Vodič za odabir stakla, kvarca i safira za kupce

Optička pločica je tanka ploča od stakla, taljenog kvarca ili safira s paralelnim stranama koja je laptirana i polirana sve dok obje strane ne dostignu mikronsku razinu debljine, ravnosti i tolerancije kvalitete površine. Nalazi se na prednjem dijelu konstrukcije za senzore slike, skupove filtara, valovode i optičke nizove na razini vafera, gdje nekoliko mikrona ukupne varijacije debljine može pomaknuti fokus, iskriviti valnu frontu ili gurnuti premaz izvan specifikacije.

Većina projekata dosegne ovu kategoriju s tri priložena pitanja: koji materijal, koje tolerancije i koji dobavljač može zadržati te tolerancije u cijeloj proizvodnoj seriji umjesto na jednom poliranom uzorku. Odjeljci u nastavku slijede taj redoslijed.

Što se točno računa kao optička ploča

U smislu kupnje, optička pločica je goli ili obloženi optički supstrat isporučen u okruglom, kvadratnom ili prilagođenom konturnom formatu, sa zahtjevima dimenzija i površine napisanim na crtežu, a ne impliciranim nazivom materijala.

Ta razlika mijenja citate. Optički prozor je obično deblji, često se montira u okvir i prodaje se kao gotov dio. Vafer je tanji, rukuje se u kazetama ili pakiranjima gela i često prolazi kroz nizvodne korake kao što su premazivanje, lijepljenje, rezanje na kocke ili litografija. Dobavljači koji dobro obrađuju prozore ne drže automatski tolerancije pločica, jer se tanki dijelovi savijaju pod pritiskom poliranja i brzo gube ravnost.

• Okrugle napolitanke. Promjeri 25 mm, 50 mm, 100 mm, 150 mm i 200 mm, koji odgovaraju formatima nosača koji se koriste u senzorskim i fotoničkim procesnim linijama.
• Kvadratne i pravokutne ploče. Do otprilike 300 mm sa strane, uobičajeno u radu na prikazima, rasvjeti i optičkom oblikovanju na razini vafera.
• Prilagođene konture. Utori, rupe, stepenasti rubovi i ne-kružni obrisi koji omogućuju mehaničku registraciju ili putanje tekućine unutar sklopa.

Usporedba optičkih ploča od stakla, kvarca i safira

Najprije odaberite materijal prema pojasu valne duljine, zatim prema toplinskom i mehaničkom okruženju, a zatim prema cijeni.

Sapphire svoju cijenu zarađuje u infracrvenom i abrazivnom okruženju, a ne u vidljivom pojasu. Ako sustav radi između 400 nm i 1000 nm, nikad nema toplinski ciklus iznad 150 C i nije izložen agresivnoj kemiji čistih prostorija, staklo ili kvarc obično obavljaju isti optički posao za daleko manje. Safir postaje jeftinija opcija u trenutku kada izgreban ili ugraviran prozor zaustavi proizvodnu liniju.

Prilagođene safirne pločice za grubu optičku upotrebu i upotrebu podloge Tamo gdje izlaganje infracrvenom zračenju, abrazivu ili visokoj temperaturi čini staklo ili kvarc nedostatnima, ove prilagođene safirne ploče pružaju tvrdoću, kemijsku otpornost i električnu izolaciju. Pogledajte proizvod →

Specifikacije koje treba zaključati prije naručivanja

Pet brojeva odlučuje o tome hoće li se pločica ponašati u vašem sustavu: debljina, tolerancija debljine, ukupna varijacija debljine, ravnost i hrapavost površine, sa scratch-dig-om blizu.

1. Debljina i tolerancija. Komercijalni rad radi na /- 0,05 mm, preciznost na /- 0,025 mm, a mali dijelovi se mogu držati na /- 0,01 mm.
2. Ukupna varijacija debljine. Razmak između najdeblje i najtanje točke. Pokreće pogrešku valne fronte, ujednačenost premaza i pomak fokusa preko niza na razini vafera.
3. Ravnost. Zabilježeno u valovima na 633 nm, gdje je četvrtina vala jednaka otprilike 158 nm odstupanja. Uvijek navedite mjerni otvor blende, jer je vrijednost uzeta preko 80 posto promjera slabija tvrdnja od broja punog otvora blende.
4. Hrapavost površine. Ra postavlja prag raspršenja i laserskog oštećenja. Standardno poliranje pada blizu 0,5 nm; superpolirane površine dosežu 0,2 nm i niže s duljim ciklusima.
5. Grebi-kopaj. Oblačići kao što su 60/40, 40/20 ili 10/5 definiraju dopuštene ogrebotine i rupe. Stezanje od 40/20 do 10/5 često košta više od tolerancije debljine stezanja.
6. Paralelizam, rub i premaz. Klin je važan za etalone i razdjelnike snopa, rubni komadići su važni za rukovanje kazetama, a adhezija premaza je važna za sve što se više puta čisti.

Kako se proizvode optičke pločice

Svaka pločica prolazi kroz pripremu materijala, oblikovanje, lepljenje, poliranje, čišćenje i mjeriteljstvo, a svaki korak može ukloniti samo ono što je prethodni korak ostavio za sobom predvidljivom brzinom.

1. Priprema materijala. Stakleni listovi, kvarcni ingoti ili kristali safira režu se ili izrezuju u grube dijelove. Stanje žarenja i unutarnje naprezanje potvrđuju se prije strojne obrade, jer se naprezanje oslobođeno kasnije pokazuje kao luk.
2. Oblikovanje. Bušenje jezgre, CNC konturiranje ili lasersko rezanje stvara obris i ostavlja zalihu za lapiranje. U ovoj fazi izrezuju se rupe i utori.
3. Laptanje i fino brušenje. Uklanja oštećenja pile i uspostavlja paralelnost. Uklanjanje zaliha po strani ovisi o veličini dijela i može premašiti 100 mikrona.
4. Poliranje. Poliranje nagibom ili jastučićem, jednostrano ili dvostrano, postavlja ravnost i hrapavost. Serija može raditi satima, a dizajn uređaja često je važniji od gnojnice.
5. Čišćenje. Ultrazvučni stupanj i stupanj deterdženta, deionizirano ispiranje i kontrolirano sušenje sprječavaju vodene žigove i ostatke koji kasnije postaju oštećenje premaza.
6. Mjeriteljstvo. Interferometrija za ravnost, instrumenti s bijelim svjetlom ili iglom za hrapavost, spektrofotometrija za transmisiju i mikroskopija za ogrebotine i rubove.
7. Pakiranje. Pakovanje u čistu sobu, nosači pločica i zaštita rubova odlučuju hoće li dobra pločica stići u upotrebljivom stanju.

Prilagođene visokoprecizne kvarcne pločice za optičke i poluvodičke primjene Ove kvarcne pločice kombiniraju nisko toplinsko širenje i visoku transmisiju za PLC, MEMS, fotoniku i poluvodičke radove gdje je važno kontrolirati lapping, poliranje i ravnost. Pogledajte proizvod →

Gdje se koriste optičke ploče

Optičke pločice pojavljuju se gdje god uređaj treba ravan, stabilan, proziran osnovni sloj: senzori slike, LiDAR staze, poluvodički procesni alati, infracrveni prozori i zasloni ili sustavi osvjetljenja.

Staklene pločice imaju najširi raspon volumenskih primjena, od modula kamere i senzora dodira do difuzora rasvjete i mikrofluidnih nosača, jer je materijal jeftin, a postupak poliranja dobro uspostavljen.

Prilagođene staklene ploče za pakiranje optike, MEMS-a i poluvodiča Za module kamera, senzore i optičke nizove s uzorkom, ove prilagođene staklene pločice nude prozirnost, nisku fluorescenciju i stabilne podloge u veličinama od 4 do 12 inča. Pogledajte proizvod →

Razmatranja izvora, kvalitete i isporuke

Kvalificirajte proces radije nego brošuru: tražite podatke o mogućnostima o točnom materijalu, formatu i kombinaciji tolerancije koju kupujete i tretirajte certifikate kao osnovu, a ne kao dokaz.

Što se tiče dokumentacije, standardi ISO 9001 i ISO 14001 uobičajena su osnova, a IATF 16949 postaje relevantan kada pločica napaja automobilski program. Kupci medicinskih i poluvodičkih uređaja obično dodaju RoHS i REACH deklaracije plus izjavu o čistoći. Vrijeme isporuke također slijedi toleranciju: standardne okrugle ploče od stakla i kvarca obično se isporučuju za dva do tri tjedna, dok prilagođene konture s utorima ili rupama i prvim odobrenjem artikla obično traju pet do osam tjedana.

Ako je crtež još otvoren, pošaljite materijal, format i tolerancije cilja inženjerskom timu i zatražiti izjavu o sposobnosti za svaku liniju prije nego što se narudžba izvrši.

Često postavljana pitanja

Koja je razlika između optičke pločice i optičkog prozora?

Pločica je tanka, obično manja od 3 mm, koja se stavlja u kasete i koristi se kao osnovni sloj za daljnju obradu uređaja. Prozor je deblji, obično se montira u okvir ili kućište i prodaje se kao gotov prijenosni ili zaštitni dio. Oba mogu koristiti iste materijale i slične površinske završne obrade.

Koje su veličine i debljine realne?

Okrugle napolitanke kreću se od 25 mm do 200 mm u promjeru, a četvrtaste ploče dosežu otprilike 300 mm na stranici. Debljina ovisi o materijalu: staklo i safir obično su između 0,3 mm i 3 mm, dok kvarc može biti deblji za strukturnu upotrebu. Ispod 0,3 mm ograničavajući čimbenici postaju luk, lomljenje rubova i rukovanje, a ne poliranje.

Kako odabrati između stakla, kvarca i safira?

Počnite s pojasom valne duljine, zatim dodajte toplinsko i mehaničko okruženje, a zatim primijenite cijenu. Staklo ekonomično pokriva vidljivi raspon, topljeni kvarc se proteže u ultraljubičasto i zadržava oblik kroz toplinske cikluse, a safir pokriva infracrveno plus abrazivna ili kemijski agresivna podešavanja.

Koju ravninu dobavljač može zadržati u masovnoj proizvodnji?

Na dijelovima od 50 mm do 100 mm u staklu ili kvarcu, četvrtina vala na 633 nm je rutinski cilj za iskusnog polirača, a jedna desetina vala je moguća na odabranim dijelovima po cijenu dužih ciklusa i nižeg prinosa. Zatražite raspodjelu u seriji umjesto najboljeg pojedinačnog rezultata.