Wafer Optik: Panduan Pemilihan Kaca, Kuarsa, dan Safir untuk Pembeli

Wafer optik adalah pelat kaca tipis dengan sisi sejajar, kuarsa leburan, atau safir yang telah disusun dan dipoles hingga kedua permukaannya memenuhi toleransi ketebalan, kerataan, dan kualitas permukaan tingkat mikron. Itu berada di bagian depan build untuk sensor gambar, tumpukan filter, pandu gelombang, dan susunan optik tingkat wafer, di mana variasi ketebalan total beberapa mikron dapat menggeser fokus, mendistorsi muka gelombang, atau mendorong lapisan keluar dari spesifikasi.

Sebagian besar proyek mencapai kategori ini dengan tiga pertanyaan terlampir: bahan apa, toleransi apa, dan pemasok mana yang dapat mempertahankan toleransi tersebut selama proses produksi, bukan pada satu sampel yang dipoles. Bagian di bawah mengikuti urutan itu.

Apa yang Sebenarnya Dianggap sebagai Wafer Optik

Dalam istilah pembelian, wafer optik adalah substrat optik telanjang atau berlapis yang disediakan dalam format kontur bulat, persegi, atau khusus, dengan persyaratan dimensi dan permukaan tertulis pada gambar dan bukan tersirat dalam nama material.

Perbedaan itu mengubah kutipan. Jendela optik biasanya lebih tebal, sering kali dipasang dalam bingkai, dan dijual sebagai bagian jadi. Wafer lebih tipis, ditangani dalam kaset atau kemasan gel, dan sering kali bergerak melalui langkah-langkah hilir seperti pelapisan, pengikatan, pemotongan, atau litografi. Pemasok yang mengerjakan jendela dengan baik tidak secara otomatis memiliki toleransi wafer, karena bagian yang tipis menyimpang karena tekanan pemolesan dan kehilangan kerataannya dengan cepat.

• Wafer bulat. Diameter 25 mm, 50 mm, 100 mm, 150 mm, dan 200 mm, cocok dengan format pembawa yang digunakan dalam jalur proses sensor dan fotonik.
• Panel persegi dan persegi panjang. Hingga sekitar 300 mm di satu sisi, umum dalam pekerjaan tampilan, pencahayaan, dan pencetakan optik tingkat wafer.
• Kontur khusus. Slot, lubang, tepi berundak, dan garis non-lingkaran yang menyediakan registrasi mekanis atau jalur fluida di dalam suatu rakitan.

Dibandingkan dengan Wafer Optik Kaca, Kuarsa, dan Safir

Pilih material berdasarkan pita panjang gelombang terlebih dahulu, kemudian berdasarkan lingkungan termal dan mekanis, lalu berdasarkan biaya.

Safir mendapatkan harganya di lingkungan inframerah dan abrasif, bukan di pita yang terlihat. Jika suatu sistem bekerja antara 400 nm dan 1000 nm, tidak pernah melihat siklus termal di atas 150 C, dan tidak terkena bahan kimia ruang bersih yang agresif, kaca atau kuarsa biasanya melakukan pekerjaan optik yang sama dengan biaya yang jauh lebih sedikit. Safir menjadi pilihan yang lebih murah ketika jendela yang tergores atau tergores menghentikan jalur produksi.

Wafer Safir Khusus untuk Penggunaan Optik dan Substrat yang Keras Jika paparan inframerah, abrasif, atau suhu tinggi membuat kaca atau kuarsa tidak mencukupi, wafer safir khusus ini memberikan kekerasan, ketahanan terhadap bahan kimia, dan isolasi listrik. Lihat Produk →

Spesifikasi untuk Dikunci Sebelum Memesan

Lima angka menentukan apakah wafer akan berperilaku dalam sistem Anda: ketebalan, toleransi ketebalan, variasi ketebalan total, kerataan, dan kekasaran permukaan, dengan penggalian awal di belakangnya.

1. Ketebalan dan toleransi. Pekerjaan komersial berjalan pada /- 0,05 mm, presisi pada /- 0,025 mm, dan bagian-bagian kecil dapat ditahan hingga /- 0,01 mm.
2. Variasi ketebalan total. Kesenjangan antara titik paling tebal dan paling tipis. Hal ini mendorong kesalahan muka gelombang, keseragaman lapisan, dan pergeseran fokus di seluruh susunan tingkat wafer.
3. Kebosanan. Dilaporkan dalam gelombang pada 633 nm, dimana seperempat gelombang sama dengan deviasi sekitar 158 nm. Selalu nyatakan bukaan pengukuran, karena nilai yang diambil melebihi 80 persen diameter merupakan klaim yang lebih lemah dibandingkan angka bukaan penuh.
4. Kekasaran permukaan. Ra menetapkan ambang batas penyebaran dan kerusakan laser. Pemolesan standar mendekati 0,5 nm; permukaan superpolished mencapai 0,2 nm ke bawah dengan siklus yang lebih panjang.
5. Penggalian awal. Keterangan seperti 60/40, 40/20, atau 10/5 menentukan goresan dan lubang yang diperbolehkan. Pengetatan dari 40/20 hingga 10/5 seringkali lebih mahal daripada pengetatan toleransi ketebalan.
6. Paralelisme, tepi, dan pelapisan. Wedge penting untuk etalon dan beam splitter, edge chip penting untuk penanganan kaset, dan adhesi lapisan penting untuk apa pun yang dibersihkan berulang kali.

Bagaimana Wafer Optik Diproduksi

Setiap wafer bergerak melalui persiapan bahan, pembentukan, pemukulan, pemolesan, pembersihan, dan metrologi, dan setiap langkah hanya dapat menghilangkan apa yang ditinggalkan oleh langkah sebelumnya pada tingkat yang dapat diprediksi.

1. Persiapan bahan. Lembaran kaca, batangan kuarsa, atau kristal safir dipotong atau dibuang bijinya menjadi blanko kasar. Keadaan Annealing dan tekanan internal dipastikan sebelum pemesinan, karena tegangan yang dilepaskan kemudian muncul dalam bentuk busur.
2. Membentuk. Pengeboran inti, pembuatan kontur CNC, atau pemotongan laser menghasilkan garis luar dan menyisakan stok untuk pemukulan. Lubang dan slot dipotong pada tahap ini.
3. Memukul-mukul dan menggiling halus. Menghilangkan kerusakan gergaji dan membentuk paralelisme. Penghapusan stok per sisi bergantung pada ukuran komponen dan dapat melebihi 100 mikron.
4. Pemolesan. Pemolesan pitch atau pad, satu atau dua sisi, menentukan kerataan dan kekasaran. Satu batch dapat berjalan berjam-jam, dan desain perlengkapan sering kali lebih penting daripada buburnya.
5. Pembersihan. Tahap ultrasonik dan deterjen, pembilasan deionisasi, dan pengeringan terkontrol mencegah tanda air dan residu yang kemudian menjadi cacat lapisan.
6. Metrologi. Interferometri untuk kerataan, instrumen cahaya putih atau stylus untuk kekasaran, spektrofotometri untuk transmisi, dan mikroskop untuk penggalian awal dan chip tepi.
7. Kemasan. Pengantongan ruang bersih, pembawa wafer, dan pelindung tepi menentukan apakah wafer yang baik tiba dalam kondisi yang dapat digunakan.

Wafer Kuarsa Presisi Tinggi Khusus untuk Aplikasi Optik dan Semikonduktor Wafer kuarsa ini menggabungkan ekspansi termal rendah dan transmisi tinggi untuk pekerjaan PLC, MEMS, fotonik, dan semikonduktor di mana kontrol lapping, pemolesan, dan kerataan penting. Lihat Produk →

Dimana Wafer Optik Digunakan

Wafer optik muncul di mana pun perangkat memerlukan lapisan dasar yang datar, stabil, dan transparan: sensor gambar, jalur LiDAR, alat proses semikonduktor, jendela inframerah, dan sistem tampilan atau pencahayaan.

Wafer kaca memiliki cakupan aplikasi volume terluas, mulai dari modul kamera dan penginderaan sentuh hingga penyebar pencahayaan dan pembawa mikrofluida, karena bahannya tidak mahal dan proses pemolesannya sudah dilakukan dengan baik.

Wafer Kaca Khusus untuk Kemasan Optik, MEMS, dan Semikonduktor Untuk modul kamera, sensor, dan susunan optik berpola, wafer kaca khusus ini menawarkan transparansi, fluoresensi rendah, dan substrat stabil dalam ukuran 4 hingga 12 inci. Lihat Produk →

Pertimbangan Sumber, Kualitas, dan Pengiriman

Kualifikasikan prosesnya, bukan brosurnya: mintalah data kemampuan mengenai bahan, format, dan kombinasi toleransi yang Anda beli, dan perlakukan sertifikat sebagai dasar dan bukan sebagai bukti.

Dalam hal dokumentasi, ISO 9001 dan ISO 14001 merupakan pedoman umum, dan IATF 16949 menjadi relevan ketika wafer dimasukkan ke dalam program otomotif. Pembeli medis dan semikonduktor biasanya menambahkan deklarasi RoHS dan REACH ditambah pernyataan kebersihan. Waktu pengerjaan juga mengikuti toleransi: wafer bundar standar dari kaca dan kuarsa biasanya dikirim dalam dua hingga tiga minggu, sedangkan kontur khusus dengan slot atau lubang dan persetujuan artikel pertama biasanya memakan waktu lima hingga delapan minggu.

Jika gambarnya masih terbuka, mengirimkan materi, format, dan toleransi target kepada tim teknik dan mintalah pernyataan kemampuan terhadap setiap baris sebelum pesanan dilakukan.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa perbedaan antara wafer optik dan jendela optik?

Wafer tipis, biasanya di bawah 3 mm, ditangani dalam kaset, dan digunakan sebagai lapisan dasar untuk pemrosesan perangkat lebih lanjut. Jendela lebih tebal, biasanya dipasang pada bingkai atau rumah, dan dijual sebagai bagian transmisif atau pelindung yang sudah jadi. Keduanya dapat menggunakan bahan yang sama dan permukaan akhir yang serupa.

Berapa ukuran dan ketebalan yang realistis?

Wafer bundar berdiameter 25 mm hingga 200 mm, dan panel persegi mencapai sekitar 300 mm di sisinya. Ketebalannya bergantung pada bahannya: kaca dan safir biasanya berukuran antara 0,3 mm dan 3 mm, sedangkan kuarsa bisa menjadi lebih tebal untuk penggunaan struktural. Di bawah 0,3 mm, busur, pemotongan tepi, dan penanganan menjadi faktor pembatas dibandingkan pemolesan.

Bagaimana cara memilih antara kaca, kuarsa, dan safir?

Mulailah dengan pita panjang gelombang, lalu tambahkan lingkungan termal dan mekanis, lalu terapkan biaya. Kaca menutupi area yang terlihat secara ekonomis, kuarsa yang menyatu meluas ke dalam sinar ultraviolet dan mempertahankan bentuk melalui siklus termal, dan safir menutupi area inframerah ditambah pengaturan yang bersifat abrasif atau agresif secara kimia.

Kerataan apa yang dapat dimiliki pemasok dalam volume produksi?

Pada komponen kaca atau kuarsa berukuran 50 mm hingga 100 mm, seperempat gelombang pada 633 nm merupakan target rutin bagi pemoles berpengalaman, dan sepersepuluh gelombang dapat dicapai pada komponen tertentu dengan mengorbankan siklus yang lebih lama dan hasil yang lebih rendah. Mintalah distribusi ke seluruh kelompok, bukan hasil tunggal terbaik.