الرقائق البصرية: دليل اختيار الزجاج والكوارتز والياقوت للمشترين

الرقاقة الضوئية عبارة عن صفيحة رفيعة متوازية الجوانب من الزجاج أو الكوارتز المنصهر أو الياقوت الذي تم تلبيسه وصقله حتى يلتقي كلا الوجهين بسماكة مستوى الميكرون والتسطيح وتفاوتات جودة السطح. إنه موجود في الجزء الأمامي من التصميم لمستشعرات الصور، ومجموعات المرشحات، وأدلة الموجات، والمصفوفات الضوئية على مستوى الرقاقة، حيث يمكن لبضعة ميكرونات من اختلاف السُمك الإجمالي أن تحول التركيز، أو تشوه واجهة الموجة، أو تدفع طبقة طلاء خارج المواصفات.

تصل معظم المشاريع إلى هذه الفئة مع ثلاثة أسئلة مرفقة: ما هي المواد، وما هي التفاوتات، وأي مورد يمكنه الاحتفاظ بهذه التفاوتات خلال عملية الإنتاج بدلاً من عينة واحدة مصقولة. الأقسام أدناه تتبع هذا الترتيب.

ما الذي يعتبر بالضبط بمثابة رقاقة بصرية

من حيث الشراء، الرقاقة الضوئية عبارة عن ركيزة بصرية عارية أو مغلفة يتم توفيرها في شكل محيطي دائري أو مربع أو مخصص، مع متطلبات الأبعاد والسطح المكتوبة على الرسم بدلاً من الإشارة إليها ضمنيًا بواسطة اسم المادة.

هذا التمييز يغير الاقتباسات. عادة ما تكون النافذة البصرية أكثر سمكًا، وغالبًا ما يتم تركيبها في إطار، وتباع كجزء نهائي. تكون الرقاقة أرق، ويتم التعامل معها في أشرطة أو عبوات هلامية، وتتحرك بشكل متكرر عبر خطوات نهائية مثل الطلاء، أو الربط، أو التقطيع، أو الطباعة الحجرية. إن الموردين الذين يقومون بتصنيع النوافذ بشكل جيد لا يتحملون تلقائيًا تفاوتات الرقاقة، لأن الأجزاء الرقيقة تنحرف تحت ضغط التلميع وتفقد التسطيح بسرعة.

• رقائق مستديرة. أقطار 25 مم، 50 مم، 100 مم، 150 مم، و200 مم، مطابقة لتنسيقات الحامل المستخدمة في خطوط المعالجة الفوتونية وأجهزة الاستشعار.
• ألواح مربعة ومستطيلة. ما يصل إلى 300 مم تقريبًا على الجانب، وهو شائع في أعمال العرض والإضاءة والقولبة البصرية على مستوى الرقاقة.
• ملامح مخصصة. الفتحات والثقوب والحواف المتدرجة والمخططات غير الدائرية التي توفر التسجيل الميكانيكي أو مسارات السوائل داخل المجموعة.

مقارنة الرقائق الضوئية المصنوعة من الزجاج والكوارتز والياقوت

اختر المادة حسب نطاق الطول الموجي أولاً، ثم حسب البيئة الحرارية والميكانيكية، ثم حسب التكلفة.

يكسب الياقوت سعره في البيئات تحت الحمراء والكاشطة، وليس في النطاق المرئي. إذا كان النظام يعمل بين 400 نانومتر و1000 نانومتر، ولم يشهد أبدًا دورة حرارية أعلى من 150 درجة مئوية، ولم يتعرض لكيمياء غرف نظيفة عدوانية، فإن الزجاج أو الكوارتز عادةً ما يقوم بنفس الوظيفة البصرية مقابل تكلفة أقل بكثير. يصبح الياقوت هو الخيار الأرخص في اللحظة التي تتوقف فيها النافذة المخدوشة أو المحفورة عن خط الإنتاج.

رقائق الياقوت المخصصة للاستخدامات البصرية واستخدامات الركيزة القاسية عندما يؤدي التعرض للأشعة تحت الحمراء أو المواد الكاشطة أو درجات الحرارة العالية إلى جعل الزجاج أو الكوارتز غير كافيين، فإن رقائق الياقوت المخصصة هذه توفر الصلابة والمقاومة الكيميائية والعزل الكهربائي. عرض المنتج →

المواصفات التي يجب إغلاقها قبل الطلب

تحدد خمسة أرقام ما إذا كانت الرقاقة ستتصرف في نظامك: السُمك، وتحمل السُمك، والتباين الإجمالي للسمك، والتسطيح، وخشونة السطح، مع وجود حفر خدش قريبة من الخلف.

1. سمك والتسامح. يعمل العمل التجاري عند /- 0.05 ملم، والدقة عند /- 0.025 ملم، ويمكن حمل الأجزاء الصغيرة حتى /- 0.01 ملم.
2. اختلاف السماكة الكلية. الفجوة بين النقطة الأكثر سمكًا والأرق. إنه يؤدي إلى حدوث خطأ في واجهة الموجة، وتوحيد الطلاء، وتحول التركيز عبر مصفوفة على مستوى الرقاقة.
3. التسطيح. تم الإبلاغ عنها في موجات عند 633 نانومتر، حيث يساوي ربع الموجة تقريبًا 158 نانومتر من الانحراف. اذكر دائمًا فتحة القياس، لأن القيمة المأخوذة لأكثر من 80 بالمائة من القطر هي مطالبة أضعف من رقم الفتحة الكاملة.
4. خشونة السطح. Ra يحدد عتبة الضرر المبعثر والليزر. أراضي تلميع قياسية بالقرب من 0.5 نانومتر؛ تصل الأسطح فائقة الصقل إلى 0.2 نانومتر أو أقل مع دورات أطول.
5. حفر الصفر. تحدد وسائل الشرح مثل 60/40 أو 40/20 أو 10/5 الخدوش والحفر المسموح بها. غالبًا ما يكون التشديد من 40/20 إلى 10/5 أكثر تكلفة من تشديد تحمل السُمك.
6. التوازي والحافة والطلاء. الإسفين مهم بالنسبة إلى الأقطاب وفواصل الشعاع، ورقائق الحواف مهمة للتعامل مع الكاسيت، كما أن التصاق الطلاء مهم لأي شيء يتم تنظيفه بشكل متكرر.

كيف يتم تصنيع الرقاقات الضوئية

تتحرك كل رقاقة من خلال إعداد المواد، والتشكيل، واللف، والتلميع، والتنظيف، والقياس، وكل خطوة يمكنها فقط إزالة ما تركته الخطوة السابقة وراءها بمعدل يمكن التنبؤ به.

1. تحضير المواد . يتم قطع الألواح الزجاجية أو سبائك الكوارتز أو بلورات الياقوت أو حفرها في فراغات خشنة. يتم التأكد من حالة التلدين والإجهاد الداخلي قبل التشغيل الآلي، لأن الضغط المنطلق لاحقًا يظهر على شكل قوس.
2. تشكيل. ينتج الحفر الأساسي أو تحديد الخطوط باستخدام الحاسب الآلي أو القطع بالليزر الخطوط العريضة ويترك المخزون لللف. يتم قطع الثقوب والشقوق في هذه المرحلة.
3. اللف والطحن الناعم. يزيل تلف المنشار ويؤسس التوازي. تعتمد إزالة المخزون لكل جانب على حجم الجزء ويمكن أن يتجاوز 100 ميكرون.
4. تلميع. تلميع الطبقة أو الوسادة، أحادي أو مزدوج الجانب، يحدد التسطيح والخشونة. يمكن تشغيل الدفعة لساعات، وغالبًا ما يكون تصميم التركيبات أكثر أهمية من الملاط.
5. تنظيف. تعمل مراحل الموجات فوق الصوتية والمنظفات والشطف منزوع الأيونات والتجفيف المتحكم فيه على منع العلامات المائية والبقايا التي تصبح فيما بعد عيبًا في الطلاء.
6. علم القياس. قياس التداخل للتسطيح، وأدوات الضوء الأبيض أو القلم للخشونة، والقياس الطيفي للإرسال، والفحص المجهري لرقائق الخدش والحواف.
7. التعبئة والتغليف. تحدد تعبئة غرف الأبحاث وحاملات الرقاقات وحماية الحواف ما إذا كانت الرقاقة الجيدة ستصل في حالة صالحة للاستخدام.

رقائق كوارتز عالية الدقة مخصصة للتطبيقات البصرية وأشباه الموصلات تجمع رقائق الكوارتز هذه بين التمدد الحراري المنخفض والنقل العالي لأعمال PLC وMEMS والضوئيات وأشباه الموصلات حيث يكون اللف والتلميع والتحكم في التسطيح مهمًا. عرض المنتج →

حيث يتم استخدام الرقائق الضوئية

تظهر الرقائق الضوئية أينما يحتاج الجهاز إلى طبقة أساسية مسطحة ومستقرة وشفافة: مستشعرات الصور، ومسارات LiDAR، وأدوات معالجة أشباه الموصلات، ونوافذ الأشعة تحت الحمراء، وأنظمة العرض أو الإضاءة.

تحمل الرقائق الزجاجية أوسع نطاق من التطبيقات الحجمية، بدءًا من وحدات الكاميرا واستشعار اللمس إلى ناشرات الإضاءة وحاملات الموائع الدقيقة، لأن المادة غير مكلفة وعملية التلميع راسخة.

رقائق زجاجية مخصصة للبصريات، وMEMS، وتغليف أشباه الموصلات بالنسبة لوحدات الكاميرا وأجهزة الاستشعار والمصفوفات الضوئية المنقوشة، توفر هذه الرقاقات الزجاجية المخصصة الشفافية والفلورة المنخفضة والركائز المستقرة بأحجام تتراوح من 4 إلى 12 بوصة. عرض المنتج →

اعتبارات تحديد المصادر والجودة والتسليم

قم بتأهيل العملية بدلاً من الكتيب: اطلب بيانات القدرة حول مجموعة المواد والشكل والتسامح الدقيقة التي تشتريها، وتعامل مع الشهادات كخط أساسي وليس كدليل.

فيما يتعلق بالوثائق، فإن ISO 9001 وISO 14001 هما خط الأساس المعتاد، ويصبح IATF 16949 ذا صلة عندما تغذي الرقاقة برنامج سيارات. عادةً ما يضيف المشترون الطبيون وأشباه الموصلات إقرارات RoHS وREACH بالإضافة إلى بيان النظافة. تتبع المهلة الزمنية التسامح أيضًا: عادةً ما يتم شحن الرقاقات الدائرية القياسية المصنوعة من الزجاج والكوارتز خلال أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع، في حين تستغرق الخطوط المخصصة ذات الفتحات أو الثقوب والموافقة على المادة الأولى عادةً من خمسة إلى ثمانية أسابيع.

إذا كان الرسم لا يزال مفتوحا، إرسال المواد والتنسيق والتفاوتات المستهدفة إلى الفريق الهندسي واطلب بيان القدرة مقابل كل سطر قبل تقديم الطلب.

الأسئلة المتداولة

ما الفرق بين الرقاقة الضوئية والنافذة الضوئية؟

الرقاقة رقيقة، عادة أقل من 3 مم، ويتم التعامل معها في أشرطة، وتستخدم كطبقة أساسية لمزيد من معالجة الجهاز. تكون النافذة أكثر سمكًا، وعادةً ما يتم تركيبها في إطار أو مبيت، وتباع كجزء نهائي ناقل أو وقائي. يمكن لكل منهما استخدام نفس المواد والتشطيبات السطحية المماثلة.

ما هي الأحجام والسماكات الواقعية؟

يتراوح قطر الرقائق المستديرة من 25 مم إلى 200 مم، ويصل طول الألواح المربعة إلى 300 مم تقريبًا على الجانب. تعتمد السُمك على المادة: يتراوح حجم الزجاج والياقوت عادةً بين 0.3 مم و3 مم، بينما يمكن أن يصبح الكوارتز أكثر سمكًا للاستخدام الهيكلي. أقل من 0.3 مم، يصبح القوس وتقطيع الحواف والتعامل هي العوامل المقيدة بدلاً من التلميع.

كيف أختار بين الزجاج والكوارتز والياقوت؟

ابدأ بنطاق الطول الموجي، ثم أضف البيئة الحرارية والميكانيكية، ثم قم بتطبيق التكلفة. يغطي الزجاج النطاق المرئي اقتصاديًا، ويمتد الكوارتز المنصهر إلى الأشعة فوق البنفسجية ويحافظ على شكله من خلال التدوير الحراري، ويغطي الياقوت الأشعة تحت الحمراء بالإضافة إلى الإعدادات الكاشطة أو العدوانية كيميائيًا.

ما هو التسطيح الذي يمكن للمورد الاحتفاظ به في حجم الإنتاج؟

في الأجزاء التي يتراوح حجمها من 50 مم إلى 100 مم من الزجاج أو الكوارتز، تعد ربع الموجة عند 633 نانومتر هدفًا روتينيًا لمصقل ذي خبرة، ويمكن تحقيق موجة العُشر على أجزاء مختارة على حساب دورات أطول وإنتاجية أقل. اطلب التوزيع عبر دفعة بدلاً من أفضل نتيجة فردية.