Optické doštičky: Sprievodca výberom skla, kremeňa a zafíru pre kupujúcich

Optická doska je tenká doska zo skla, taveného kremeňa alebo zafíru s paralelnými stranami, ktorá bola lapovaná a leštená, kým obe strany nespĺňajú tolerancie hrúbky, rovinnosti a kvality povrchu na úrovni mikrónov. Nachádza sa v prednej časti zostavy pre obrazové snímače, zostavy filtrov, vlnovody a optické polia na úrovni plátku, kde niekoľko mikrónov celkovej variácie hrúbky môže posunúť ohnisko, skresliť čelo vlny alebo vytlačiť vrstvu mimo špecifikácie.

Väčšina projektov dosahuje túto kategóriu s tromi pripojenými otázkami: ktorý materiál, ktoré tolerancie a ktorý dodávateľ môže dodržať tieto tolerancie počas výrobného cyklu namiesto na jednej leštenej vzorke. Nasledujúce časti sa riadia týmto poradím.

Čo sa presne počíta ako optická doštička

Pokiaľ ide o nákup, optický plátok je holý alebo potiahnutý optický substrát dodávaný v okrúhlom, štvorcovom alebo vlastnom obrysovom formáte s rozmerovými a povrchovými požiadavkami napísanými na výkrese a nie naznačenými názvom materiálu.

Toto rozlíšenie mení citácie. Optické okno je zvyčajne hrubšie, často je namontované v ráme a predáva sa ako hotový diel. Oblátka je tenšia, manipuluje sa s ňou v kazetách alebo gélových baleniach a často prechádza krokmi, ako je poťahovanie, lepenie, krájanie alebo litografia. Dodávatelia, ktorí dobre obrábajú okná, nedodržiavajú automaticky tolerancie plátkov, pretože tenké diely sa pod tlakom leštenia prehýbajú a rýchlo strácajú rovinnosť.

• Okrúhle oblátky. Priemery 25 mm, 50 mm, 100 mm, 150 mm a 200 mm, ktoré zodpovedajú formátom nosičov používaných v senzorových a fotonických procesných linkách.
• Štvorcové a obdĺžnikové panely. Až do približne 300 mm na strane, bežné pri práci s displejom, osvetlením a optikou na úrovni plátkov.
• Vlastné kontúry. Štrbiny, otvory, stupňovité okraje a nekruhové obrysy, ktoré poskytujú mechanickú registráciu alebo dráhy tekutiny vo vnútri zostavy.

Porovnanie sklenených, kremenných a zafírových optických doštičiek

Najprv vyberte materiál podľa pásma vlnovej dĺžky, potom podľa tepelného a mechanického prostredia a potom podľa ceny.

Sapphire si svoju cenu zarába v infračervenom a abrazívnom prostredí, nie vo viditeľnom pásme. Ak systém pracuje medzi 400 nm a 1 000 nm, nikdy nezaznamená tepelný cyklus nad 150 C a nie je vystavený agresívnej chémii v čistých priestoroch, sklo alebo kremeň zvyčajne urobia rovnakú optickú prácu za oveľa menej peňazí. Zafír sa stáva lacnejšou voľbou v momente, keď poškriabané alebo vyleptané okno zastaví výrobnú linku.

Vlastné zafírové doštičky pre náročné optické a substrátové použitie Tam, kde je vystavenie pôsobeniu infračerveného žiarenia, abrazívneho žiarenia alebo vysokej teploty sklo alebo kremeň nedostatočné, tieto zákazkové zafírové plátky poskytujú tvrdosť, chemickú odolnosť a elektrickú izoláciu. Zobraziť produkt →

Špecifikácie na uzamknutie pred objednaním

O tom, či sa bude plátok vo vašom systéme správať, rozhoduje päť čísel: hrúbka, tolerancia hrúbky, odchýlka celkovej hrúbky, rovinnosť a drsnosť povrchu, tesne za nimi bude škrabanie.

1. Hrúbka a tolerancia. Komerčné práce bežia pri /- 0,05 mm, presnosť pri /- 0,025 mm a malé diely je možné držať s /- 0,01 mm.
2. Celková odchýlka hrúbky. Medzera medzi najhrubším a najtenším bodom. Poháňa chybu čela vlny, rovnomernosť povlaku a posun zaostrenia v poli na úrovni plátku.
3. Plochosť. Uvádza sa vo vlnách pri 633 nm, kde štvrťvlna sa rovná približne 158 nm odchýlky. Vždy uvádzajte meraciu clonu, pretože hodnota prevzatá nad 80 percent priemeru je slabším tvrdením ako celé clonové číslo.
4. Drsnosť povrchu. Ra nastavuje prah rozptylu a laserového poškodenia. Štandardné leštenie pristane blízko 0,5 nm; superleštené povrchy dosahujú 0,2 nm a menej pri dlhších cykloch.
5. Scratch-dig. Popisky ako 60/40, 40/20 alebo 10/5 definujú povolené škrabance a jamky. Utiahnutie z 40/20 na 10/5 často stojí viac ako tolerancia hrúbky utiahnutia.
6. Paralelnosť, hrana a povlak. Klin je dôležitý pre etalóny a rozdeľovače lúčov, hranové triesky sú dôležité pre manipuláciu s kazetou a priľnavosť povlaku je dôležitá pre čokoľvek, čo sa opakovane čistí.

Ako sa vyrábajú optické doštičky

Každý plátok prechádza prípravou materiálu, tvarovaním, lapovaním, leštením, čistením a metrológiou a každý krok môže predvídateľnou rýchlosťou odstrániť len to, čo predchádzajúci krok zanechal.

1. Príprava materiálu. Sklenené tabule, kremenné ingoty alebo zafírové kryštály sú rezané alebo jadrové do hrubých polotovarov. Stav žíhania a vnútorné napätie sú potvrdené pred obrábaním, pretože uvoľnené napätie sa neskôr prejaví ako sklz.
2. Tvarovanie. Jadrové vŕtanie, CNC kontúrovanie alebo rezanie laserom vytvára obrys a ponechá materiál na lapovanie. V tejto fáze sú vyrezané otvory a štrbiny.
3. Lapovanie a jemné brúsenie. Odstraňuje poškodenie píly a vytvára rovnobežnosť. Úber materiálu na každej strane závisí od veľkosti dielu a môže presiahnuť 100 mikrónov.
4. Leštenie. Leštenie rozstupom alebo padom, jednostranné alebo obojstranné, nastavuje rovinnosť a drsnosť. Dávka môže bežať hodiny a na dizajne prípravku často záleží viac ako na kaši.
5. Upratovanie. Ultrazvukové a čistiace stupne, deionizované oplachovanie a riadené sušenie zabraňujú vzniku vodoznakov a zvyškov, ktoré sa neskôr stanú defektom povlaku.
6. Metrológia. Interferometria pre rovinnosť, biele svetlo alebo dotykové nástroje pre drsnosť, spektrofotometria pre transmisiu a mikroskopia pre škrabanie a hranové čipy.
7. Balenie. Vrecovanie v čistých priestoroch, nosiče plátkov a ochrana hrán rozhodujú o tom, či dobrý plátok dorazí v použiteľnom stave.

Vlastné vysoko presné kremenné doštičky pre optické a polovodičové aplikácie Tieto kremenné doštičky kombinujú nízku tepelnú rozťažnosť a vysoký prenos pre PLC, MEMS, fotoniku a polovodičové práce, kde záleží na lapovaní, leštení a kontrole rovinnosti. Zobraziť produkt →

Kde sa používajú optické doštičky

Optické doštičky sa objavujú všade tam, kde zariadenie potrebuje plochú, stabilnú, priehľadnú základnú vrstvu: obrazové snímače, LiDAR cesty, polovodičové procesné nástroje, infračervené okná a zobrazovacie alebo osvetľovacie systémy.

Sklenené doštičky majú najširšiu škálu objemových aplikácií, od kamerových modulov a dotykového snímania po svetelné difúzory a mikrofluidné nosiče, pretože materiál je lacný a proces leštenia je dobre zavedený.

Vlastné sklenené doštičky pre optiku, MEMS a balenie polovodičov Pre kamerové moduly, senzory a vzorované optické polia ponúkajú tieto zákazkové sklenené doštičky priehľadnosť, nízku fluorescenciu a stabilné substráty vo veľkostiach 4 až 12 palcov. Zobraziť produkt →

Úvahy o zdroji, kvalite a doručení

Kvalifikujte proces a nie brožúru: požiadajte o údaje o schopnostiach presného materiálu, formátu a kombinácie tolerancie, ktorú kupujete, a berte certifikáty skôr ako základ než ako dôkaz.

Pokiaľ ide o dokumentáciu, ISO 9001 a ISO 14001 sú zvyčajným základom a IATF 16949 sa stáva relevantným, keď plátok napĺňa automobilový program. Lekári a nákupcovia polovodičov bežne pridávajú vyhlásenia RoHS a REACH plus vyhlásenie o čistote. Dodacia lehota sa riadi aj toleranciou: štandardné okrúhle doštičky zo skla a kremeňa sa bežne dodávajú do dvoch až troch týždňov, zatiaľ čo prispôsobené kontúry so štrbinami alebo otvormi a schválením prvého výrobku zvyčajne trvajú päť až osem týždňov.

Ak je výkres stále otvorený, odošlite materiál, formát a cieľové tolerancie technickému tímu a pred zadaním objednávky požiadajte o vyhlásenie o spôsobilosti pre každý riadok.

Často kladené otázky

Aký je rozdiel medzi optickým plátkom a optickým oknom?

Oblátka je tenká, zvyčajne do 3 mm, manipuluje sa s ňou v kazetách a používa sa ako základná vrstva pre ďalšie spracovanie zariadenia. Okno je hrubšie, bežne sa montuje do rámu alebo krytu a predáva sa ako hotová priepustná alebo ochranná časť. Oba môžu používať rovnaké materiály a podobné povrchové úpravy.

Aké veľkosti a hrúbky sú reálne?

Okrúhle doštičky majú priemer od 25 mm do 200 mm a štvorcové panely dosahujú približne 300 mm na strane. Hrúbka závisí od materiálu: sklo a zafír majú zvyčajne hrúbku od 0,3 mm do 3 mm, zatiaľ čo kremeň môže byť pri štrukturálnom použití hrubší. Pod 0,3 mm sa obmedzujúcim faktorom stávajú skôr luk, odlamovanie hrán a manipulácia než leštenie.

Ako si môžem vybrať medzi sklom, kremeňom a zafírom?

Začnite s pásmom vlnovej dĺžky, potom pridajte tepelné a mechanické prostredie a potom použite náklady. Sklo ekonomicky pokrýva viditeľný rozsah, tavený kremeň zasahuje do ultrafialového žiarenia a udržuje tvar prostredníctvom tepelných cyklov a zafír pokrýva infračervené plus abrazívne alebo chemicky agresívne nastavenia.

Akú rovinnosť môže dodržať dodávateľ pri sériovej výrobe?

Na 50 mm až 100 mm súčiastkach zo skla alebo kremeňa je štvrťvlna pri 633 nm rutinným cieľom pre skúseného leštiča a desatinová vlna je na vybraných dieloch dosiahnuteľná za cenu dlhších cyklov a nižšej výťažnosti. Požiadajte o distribúciu v rámci dávky namiesto najlepšieho jednotlivého výsledku.