ویفرهای نوری: راهنمای انتخاب شیشه، کوارتز و یاقوت کبود برای خریداران

ویفر نوری یک صفحه نازک و موازی از شیشه، کوارتز ذوب شده یا یاقوت کبود است که تا زمانی که هر دو وجه به ضخامت، صافی و کیفیت سطح در سطح میکرون برسند، لپ شده و صیقل داده شده است. برای حسگرهای تصویر، پشته‌های فیلتر، موجبرها، و آرایه‌های نوری در سطح ویفر، در قسمت جلوی ساختمان قرار می‌گیرد، جایی که چند میکرون تغییر ضخامت کل می‌تواند فوکوس را تغییر دهد، جبهه موج را منحرف کند یا پوششی را که مشخصاتش تمام شده است را فشار دهد.

اکثر پروژه‌ها با سه سوال پیوست به این دسته می‌رسند: کدام ماده، کدام تلورانس، و کدام تامین‌کننده می‌تواند آن تلورانس‌ها را در طول یک دوره تولید به جای یک نمونه صیقلی حفظ کند. بخش های زیر از این ترتیب پیروی می کنند.

چیزی که دقیقاً به عنوان یک ویفر نوری به حساب می آید

در شرایط خرید، یک ویفر نوری یک بستر نوری لخت یا پوشش‌دار است که در فرمت کانتور گرد، مربع یا سفارشی عرضه می‌شود، با الزامات ابعادی و سطحی که به‌جای ذکر نام ماده، روی نقشه نوشته شده است.

این تمایز نقل قول ها را تغییر می دهد. یک پنجره نوری معمولاً ضخیم تر است، اغلب در یک قاب نصب می شود و به عنوان یک قطعه تمام شده فروخته می شود. ویفر نازک‌تر است، در نوار کاست یا بسته‌های ژل استفاده می‌شود و اغلب در مراحل پایین‌دستی مانند پوشش، باندینگ، برش یا لیتوگرافی حرکت می‌کند. تامین‌کنندگانی که به خوبی پنجره‌ها را ماشین‌کاری می‌کنند، به‌طور خودکار تلورانس ویفر را نگه نمی‌دارند، زیرا قطعات نازک تحت فشار پرداخت منحرف می‌شوند و به سرعت صافی خود را از دست می‌دهند.

• ویفر گرد. قطرهای 25 میلی متر، 50 میلی متر، 100 میلی متر، 150 میلی متر و 200 میلی متر، مطابق با فرمت های حامل مورد استفاده در خطوط حسگر و فرآیند فوتونیک.
• پانل های مربع و مستطیل. تقریباً 300 میلی‌متر در یک طرف، که در نمایشگر، نورپردازی و قالب‌گیری نوری در سطح ویفر رایج است.
• خطوط سفارشی شکاف ها، سوراخ ها، لبه های پلکانی، و خطوط غیر دایره ای که ثبت مکانیکی یا مسیرهای سیال را در داخل یک مجموعه فراهم می کنند.

مقایسه ویفرهای نوری شیشه، کوارتز و یاقوت کبود

ابتدا مواد را بر اساس باند طول موج، سپس با محیط حرارتی و مکانیکی و سپس با هزینه انتخاب کنید.

Sapphire قیمت خود را در محیط های مادون قرمز و ساینده به دست می آورد، نه در باند مرئی. اگر یک سیستم بین 400 نانومتر تا 1000 نانومتر کار کند، هرگز سیکل حرارتی بالاتر از 150 درجه سانتیگراد را نمی بیند و در معرض مواد شیمیایی تهاجمی اتاق تمیز قرار نمی گیرد، شیشه یا کوارتز معمولاً همان کار نوری را با قیمت بسیار کمتری انجام می دهد. زمانی که یک پنجره خراشیده یا حکاکی شده خط تولید را متوقف کند، یاقوت کبود به گزینه ارزان‌تری تبدیل می‌شود.

ویفرهای یاقوت کبود سفارشی برای مصارف سخت نوری و زیرلایه در جایی که قرار گرفتن در معرض مادون قرمز، ساینده یا دمای بالا باعث می شود شیشه یا کوارتز کافی نباشد، این ویفرهای یاقوت کبود سفارشی سختی، مقاومت شیمیایی و عایق الکتریکی را فراهم می کنند. مشاهده محصول →

مشخصات برای قفل کردن قبل از سفارش

پنج عدد تعیین می کنند که آیا ویفر در سیستم شما رفتار خواهد کرد یا خیر: ضخامت، تحمل ضخامت، تغییر ضخامت کل، صافی و زبری سطح، با حفاری خراش در پشت.

1. ضخامت و تحمل. کارهای تجاری با 0.05/- میلی متر، دقت در 0.025/- میلی متر اجرا می شود و قطعات کوچک را می توان تا 0.01/- میلی متر نگه داشت.
2. تنوع ضخامت کل شکاف بین ضخیم ترین و نازک ترین نقطه. خطای جبهه موج، یکنواختی پوشش و تغییر فوکوس را در یک آرایه در سطح ویفر ایجاد می کند.
3. صافی. در امواج 633 نانومتر گزارش شده است، جایی که یک موج یک چهارم برابر است با 158 نانومتر انحراف. همیشه دیافراگم اندازه گیری را بیان کنید، زیرا مقداری که بیش از 80 درصد قطر گرفته می شود، ادعای ضعیف تری نسبت به عدد دیافراگم کامل دارد.
4. زبری سطح. Ra آستانه آسیب پراکندگی و لیزر را تعیین می کند. پرداخت استاندارد نزدیک به 0.5 نانومتر. سطوح سوپر پولیش شده با چرخه های طولانی تر به 0.2 نانومتر و کمتر می رسند.
5. خراشیدگی. پیام‌هایی مانند 60/40، 40/20 یا 10/5 خراش‌ها و سوراخ‌های مجاز را مشخص می‌کنند. سفت کردن از 40/20 تا 10/5 اغلب بیشتر از تحمل ضخامت سفت کردن هزینه دارد.
6. موازی، لبه، و پوشش. اهمیت گوه برای اتالون ها و تقسیم کننده های تیر، تراشه های لبه برای جابجایی نوار کاست، و چسبندگی پوشش برای هر چیزی که به طور مکرر تمیز می شود اهمیت دارد.

نحوه تولید ویفرهای نوری

هر ویفر از طریق آماده‌سازی مواد، شکل‌دهی، چسباندن، پرداخت، تمیز کردن و اندازه‌شناسی حرکت می‌کند و هر مرحله تنها می‌تواند آنچه را که مرحله قبلی پشت سر گذاشته با سرعت قابل پیش‌بینی حذف کند.

1. آماده سازی مواد. ورق های شیشه ای، شمش های کوارتز، یا کریستال های یاقوت کبود به شکل های ناهموار بریده شده یا هسته می شوند. حالت بازپخت و تنش داخلی قبل از ماشینکاری تأیید می شود، زیرا تنش آزاد شده بعداً به عنوان کمان نشان داده می شود.
2. شکل دادن. حفاری هسته، کانتورینگ CNC یا برش لیزری، طرح کلی را ایجاد می کند و ذخایر را برای لپ کردن باقی می گذارد. سوراخ ها و شکاف ها در این مرحله بریده می شوند.
3. ساییدن و آسیاب ریز. آسیب اره را از بین می برد و موازی سازی ایجاد می کند. برداشتن استوک در هر طرف بستگی به اندازه قطعه دارد و می تواند از 100 میکرون بیشتر شود.
4. جلا دادن. پرداخت سطحی یا پد، یک یا دو طرفه، صافی و زبری را تنظیم می کند. یک دسته می‌تواند ساعت‌ها کار کند، و طراحی فیکسچر اغلب مهم‌تر از دوغاب است.
5. تمیز کردن. مراحل اولتراسونیک و مواد شوینده، شستشوی دیونیزه و خشک کردن کنترل شده از ایجاد واترمارک و باقیمانده آن جلوگیری می کند که بعداً به نقص پوشش تبدیل می شود.
6. مترولوژی. تداخل سنجی برای صافی، ابزارهای نور سفید یا قلم برای زبری، اسپکتروفتومتری برای انتقال، و میکروسکوپ برای تراشه های حفاری خراش و لبه.
7. بسته بندی. کیسه های اتاق تمیز، حامل های ویفر و محافظ لبه تعیین می کنند که آیا یک ویفر خوب در شرایط قابل استفاده قرار می گیرد یا خیر.

ویفرهای کوارتز با دقت بالا سفارشی برای کاربردهای نوری و نیمه هادی این ویفرهای کوارتز انبساط حرارتی کم و انتقال بالا را برای کارهای PLC، MEMS، فوتونیک و نیمه هادی ترکیب می کنند که در آن لپ، پرداخت، و کنترل صافی اهمیت دارد. مشاهده محصول →

جایی که از ویفرهای نوری استفاده می شود

ویفرهای نوری در هر جایی که دستگاه به لایه پایه صاف، پایدار و شفاف نیاز دارد ظاهر می شود: حسگرهای تصویر، مسیرهای LiDAR، ابزارهای پردازش نیمه هادی، پنجره های مادون قرمز، و سیستم های نمایش یا نور.

ویفرهای شیشه ای گسترده ترین کاربردهای حجمی را دارند، از ماژول های دوربین و حسگر لمسی گرفته تا پخش کننده های نور و حامل های میکروسیال، زیرا مواد ارزان قیمت هستند و فرآیند پرداخت به خوبی تثبیت شده است.

ویفرهای شیشه ای سفارشی برای بسته بندی اپتیک، MEMS و نیمه هادی برای ماژول‌های دوربین، حسگرها و آرایه‌های نوری طرح‌دار، این ویفرهای شیشه‌ای سفارشی شفافیت، فلورسانس کم، و بسترهای پایدار را در اندازه‌های 4 تا 12 اینچی ارائه می‌کنند. مشاهده محصول →

ملاحظات تامین منابع، کیفیت و تحویل

به جای بروشور، فرآیند را واجد شرایط کنید: اطلاعات قابلیت را در مورد مواد دقیق، قالب و ترکیب تحملی که می‌خرید بخواهید، و گواهی‌ها را به‌عنوان یک پایه و نه به عنوان مدرک در نظر بگیرید.

در مستندات، ISO 9001 و ISO 14001 خط پایه معمول هستند، و IATF 16949 زمانی مرتبط می شود که ویفر یک برنامه خودرو را تغذیه کند. خریداران پزشکی و نیمه هادی معمولاً اعلامیه های RoHS و REACH به اضافه یک بیانیه پاکیزگی را اضافه می کنند. زمان تحویل نیز از تحمل پیروی می کند: ویفرهای گرد استاندارد شیشه ای و کوارتز معمولاً در دو تا سه هفته ارسال می شوند، در حالی که خطوط سفارشی با شکاف ها یا سوراخ ها و تأیید مقاله اول معمولاً پنج تا هشت هفته طول می کشد.

اگر طرح هنوز باز است، مواد، فرمت و تلورانس های هدف را برای تیم مهندسی ارسال کنید و قبل از ثبت سفارش، در برابر هر خط یک عبارت قابلیت درخواست کنید.

سوالات متداول

تفاوت بین ویفر نوری و پنجره نوری چیست؟

ویفر نازک است، معمولاً کمتر از 3 میلی‌متر، در نوار کاست قرار می‌گیرد و به عنوان لایه پایه برای پردازش بیشتر دستگاه استفاده می‌شود. پنجره ضخیم‌تر است، معمولاً در یک قاب یا محفظه نصب می‌شود و به‌عنوان یک قطعه انتقال یا محافظ تمام‌شده فروخته می‌شود. هر دو می توانند از مواد مشابه و پوشش های سطح مشابه استفاده کنند.

چه اندازه ها و ضخامت هایی واقعی هستند؟

قطر ویفرهای گرد از 25 میلی‌متر تا 200 میلی‌متر است و پانل‌های مربعی در یک طرف تقریباً به 300 میلی‌متر می‌رسند. ضخامت به مواد بستگی دارد: شیشه و یاقوت کبود معمولاً بین 0.3 میلی متر تا 3 میلی متر قرار می گیرند، در حالی که کوارتز می تواند برای استفاده ساختاری ضخیم تر شود. زیر 0.3 میلی متر، کمان، بریدگی لبه، و دست زدن به عوامل محدود کننده به جای پولیش تبدیل می شوند.

چگونه بین شیشه، کوارتز و یاقوت کبود یکی را انتخاب کنم؟

با باند طول موج شروع کنید، سپس محیط حرارتی و مکانیکی را اضافه کنید، سپس هزینه را اعمال کنید. شیشه از نظر اقتصادی محدوده مرئی را پوشش می‌دهد، کوارتز ذوب شده تا فرابنفش گسترش می‌یابد و از طریق چرخه حرارتی شکل خود را حفظ می‌کند، و یاقوت کبود تنظیمات مادون قرمز و ساینده یا شیمیایی تهاجمی را پوشش می‌دهد.

یک تامین کننده می تواند در تولید حجمی چه میزان صافی داشته باشد؟

در قطعات 50 میلی‌متری تا 100 میلی‌متری در شیشه یا کوارتز، موج یک چهارم در 633 نانومتر یک هدف معمولی برای یک پولیش‌گر با تجربه است و موج یک دهم روی قطعات انتخاب‌شده با هزینه چرخه‌های طولانی‌تر و بازده کمتر قابل دستیابی است. به جای بهترین نتیجه، توزیع را در یک دسته بخواهید.