Wafer Optik: Membandingkan Kaca, Kuarza dan Nilam untuk Aplikasi Ketepatan

Wafer borosilikat dan wafer nilam boleh berkongsi diameter 100 mm dan ketebalan 1.0 mm yang sama, namun satu kos sebahagian kecil daripada yang lain dan bertahan dalam set keadaan kerja yang sangat berbeza. Jurang itu adalah tempat kebanyakan kesilapan pembelian wafer dibuat. Dalam amalan, wafer optik yang betul datang kepada tiga keputusan yang dibuat dalam susunan ini: pilih bahan untuk penghantaran, kekerasan dan kelakuan termanya; tentukan angka kerataan dan kualiti permukaan yang sebenarnya boleh diterima oleh proses hiliran; dan memerlukan data pemeriksaan yang membuktikan kedua-duanya sebelum penghantaran. Bahagian di bawah bekerja melalui setiap keputusan secara bergilir-gilir.

Apakah Wafer Optik?

Wafer optik ialah cakera nipis bahan gred optik, biasanya kaca, kuarza bercantum, atau nilam kristal tunggal, dihasilkan dengan had terima yang ketat pada ketebalan, kerataan dan kualiti permukaan. Tidak seperti tingkap optik siap, yang dipasang terus ke laluan rasuk, wafer biasanya merupakan substrat: permukaan permulaan yang akan disalut, bercorak, terikat atau dipotong dadu semasa pemprosesan hiliran.

Diameter standard adalah dari 25.4 mm (1 inci) hingga 300 mm, dengan ketebalan biasanya antara 0.5 dan 1.1 mm, walaupun saiz tersuai adalah rutin dalam optik industri. Lima parameter memisahkan wafer yang boleh digunakan daripada yang ditolak:

• Jumlah variasi ketebalan (TTV): perbezaan antara titik paling tebal dan paling nipis merentasi permukaan yang digilap.
• Tunduk dan meledingkan: sisihan wafer pertengahan satah daripada rata, biasanya disebabkan oleh baki tegasan yang ditinggalkan oleh pengisaran atau lapping.
• Kualiti permukaan: gred menggali calar seperti 40-20 atau 20-10 setiap MIL-PRF-13830, yang mengehadkan calar dan penggalian yang dibenarkan.
• Kekasaran permukaan: wafer yang digilap biasanya mencapai Ra di bawah 1 nm, dan stok digilap dua sisi di bawah 0.5 nm.
• Keadaan tepi: geometri chamfer dan had cip, yang mendorong kadar pecah semasa pengendalian dan potong dadu.

Kaca, Kuarza atau Nilam: Memilih Bahan Wafer

Pilihan bahan mendominasi kos dan prestasi lebih daripada sebarang keputusan wafer lain. Jadual di bawah membandingkan julat sifat yang mendorong pemilihan, dan nota selepasnya menerangkan tempat setiap bahan mendapat tempatnya.

Apabila pilihan menyempitkan kepada dua pilihan yang paling kerap dibandingkan, keputusan itu biasanya menghidupkan transmisi UV dan kestabilan terma dan bukannya harga sahaja. Kami merangkumi pasangan itu secara terperinci dalam perbandingan kami wafer optik kuarza lwn. kaca .

Wafer Kaca: Kuda Kerja untuk Ikatan dan Pembawa

Wafer kaca, biasanya borosilikat atau cermin mata optik yang serupa, adalah pilihan yang paling kos efektif di mana penghantaran atau kekerasan yang melampau tidak diperlukan. Pengembangan haba mereka cukup hampir dengan silikon untuk ikatan anodik, yang menjadikannya substrat standard untuk penderia tekanan MEMS dan peranti terkapsul. Ia juga berfungsi sebagai wafer pembawa semasa pengendalian peranti nipis dan sebagai substrat asas untuk optik bercorak. Hadnya adalah nyata: penghantaran ultraungu yang lebih lemah daripada kuarza bercantum, rintangan kejutan haba yang lebih rendah, dan permukaan yang lebih mudah tercalar melalui kitaran pengendalian berulang.

Wafer Kaca untuk MEMS, Sensor dan Substrat Optik Wafer kaca borosilikat dan serupa menawarkan kos rendah, ketelusan, dan pengembangan haba yang hampir dengan silikon untuk ikatan anodik. Ini menjadikan mereka berbaloi untuk menyemak substrat sensor MEMS, wafer pembawa dan optik bercorak yang tidak memerlukan penghantaran atau kekerasan UV yang melampau. Lihat Produk →

Wafer Kuarza: Pengembangan Rendah dan Prestasi UV Dalam

Wafer kuarza bercantum menggandingkan pengembangan terma yang sangat rendah, kira-kira 0.5 ppm/K, yang merupakan susunan magnitud di bawah kebanyakan gelas, dengan penghantaran yang kuat jauh ke dalam ultraungu. Gabungan itu menerangkan peranan mereka sebagai kosong photomask, substrat optik UV dan plat proses di dalam peralatan semikonduktor. Satu perangkap pembelian patut diberi perhatian: "kuarza" boleh bermaksud kuarza bercantum amorfus atau kuarza kristal piezoelektrik, dan kedua-duanya berbeza dengan ketara dalam harga, kebolehmesinan dan penggunaan. Sahkan yang mana satu sebenarnya diperlukan oleh proses sebelum meminta sebut harga.

Kuarza Bercantum Wafers with Low Expansion and UV Transmission Wafer kuarza bercantum menggabungkan pengembangan haba sekitar 0.5 ppm/K dengan penghantaran kuat jauh ke dalam ultraungu. Mereka berbaloi untuk dilihat untuk kosong photomask, optik UV dan plat proses peralatan semikonduktor, dengan syarat proses itu memerlukan amorfus dan bukannya kuarza kristal. Lihat Produk →

Wafer Nilam: Persekitaran Kekerasan dan Keras

Nilam kristal tunggal kos lebih tinggi bagi setiap wafer dan mesin jauh lebih perlahan daripada kaca atau kuarza, tetapi tiada lain dalam penggunaan optik biasa yang menggabungkan kekerasan 9-Mohs, liputan spektrum dari kira-kira 150 nm hingga 5.5 μm, dan kekonduksian terma yang tinggi. Ia adalah substrat lalai untuk epitaksi LED galium nitrida, pilihan standard untuk tingkap dan penderia inframerah pertengahan yang terdedah kepada lelasan atau suhu tinggi, dan semakin biasa dalam optik automotif. Oleh kerana sifat nilam bergantung pada orientasi kristalografi, potongan, sama ada satah C, satah R atau satah lain, mesti dinyatakan dengan jelas pada lukisan.

Wafer Nilam untuk Epitaksi LED dan Kegunaan Optik Yang Keras Nilam kristal tunggal menawarkan kekerasan 9-Mohs, penghantaran dari kira-kira 150 nm hingga 5.5 μm, dan kekonduksian terma yang tinggi. Produk ini patut dipertimbangkan untuk epitaksi LED GaN, tingkap inframerah pertengahan dan penderia yang menghadapi lelasan atau suhu tinggi, dengan satah kristal ditentukan. Lihat Produk →

Spesifikasi untuk Dikunci Sebelum Meminta Sebut Harga

Kebanyakan penolakan wafer dikesan kembali kepada spesifikasi yang tidak pernah dinyatakan, bukan kepada kegagalan pembuatan. Letakkan nombor pada setiap item di bawah sebelum menghantar permintaan untuk sebut harga:

1. Diameter dan ketebalan dengan toleransi, contohnya 100 mm ± 0.1 mm diameter dan 1.0 mm ± 0.05 mm ketebalan, bukannya "nominal 100 mm".
2. Had kerataan dipadankan dengan aplikasi: substrat litografi mungkin memerlukan jumlah variasi ketebalan di bawah beberapa mikron merentasi apertur jernih, manakala penggunaan optik umum bertolak ansur dengan nilai yang lebih longgar.
3. Kualiti permukaan dinyatakan sebagai penggalian calar, biasanya 40-20 untuk kegunaan umum dan 20-10 di mana cahaya berselerak penting.
4. Format pengilat, satu sisi atau dua sisi, kerana kedua-dua permukaan penting apabila wafer menyuap laluan optik atau operasi melontar ketepatan.
5. Orientasi kristal untuk jenis nilam atau potongan untuk kuarza kristal, ditunjukkan pada lukisan dan bukannya diandaikan.
6. Keperluan pembersihan, pembungkusan dan dokumentasi, termasuk sama ada setiap lot memerlukan peta kerataan interferometer dan sijil pematuhan.

Cara Kerataan Dicapai dan Disahkan dalam Pengeluaran

Kerataan wafer dibina melalui urutan tetap: menggergaji kosong, mengisar hingga ketebalan hampir akhir, mengepal untuk menghilangkan kerosakan bawah permukaan, kemudian menggilap, satu sisi atau dua sisi, untuk membawa permukaan ke dalam spesifikasi. Setiap peringkat mesti membuang kerosakan yang ditinggalkan oleh yang sebelum itu, dan langkah yang tergesa-gesa muncul sebagai calar atau tekanan sisa pada pemeriksaan akhir.

Pengesahan adalah penting seperti pemprosesan. TTV, busur dan meledingkan biasanya diukur dengan pengimbasan optik bukan sentuhan, manakala angka permukaan disahkan oleh interferometri pada panjang gelombang yang dinyatakan. Angka kerataan yang dipetik tanpa apertur dan panjang gelombang, seperti "λ/10 flat" tanpa syarat dilampirkan, tidak boleh dibandingkan dengan nombor pembekal lain, jadi letakkan kedua-duanya pada lukisan.

Tempat Wafer Optik Digunakan

Optik berasaskan wafer muncul dalam lebih banyak industri daripada pembuatan semikonduktor sahaja:

• Pengeluaran semikonduktor: substrat photomask, optik pemeriksaan, dan wafer pembawa untuk mengendalikan peranti nipis.
• Penderia optik dalam sistem pengimejan: pemprosesan tahap wafer menghasilkan tingkap sensor, penapis dan substrat kanta mikro dalam kelompok dengan kualiti permukaan yang konsisten.
• Peranti MEMS: wafer kaca terikat secara anodik kepada penderia tekanan bentuk silikon, mikrofon dan resonator.
• Sistem ultraungu dan inframerah: kuarza bercantum menyediakan litografi dan spektroskopi UV dalam, manakala nilam meliputi tingkap IR pertengahan dan penderiaan suhu tinggi.
• Automotif dan LiDAR: substrat keras yang stabil dari segi dimensi untuk optik pemancar dan penerima yang mesti bertahan daripada getaran dan perubahan suhu.

Risiko Perolehan Biasa dan Cara Mengelakkannya

Empat isu menyumbang kepada kebanyakan masalah dalam penyumberan wafer:

• Serlahan ciri kerataan yang tidak jelas. Setiap angka kerataan memerlukan apertur, panjang gelombang dan kaedah pengukuran yang ditulis pada lukisan.
• Pelabelan bahan yang salah. Sahkan sama ada "kuarza" bermaksud bahan amorfus bercantum atau stok kristal, dan sama ada wafer "kaca" adalah borosilikat, aluminosilikat atau komposisi lain, kerana setiap satu berbeza dalam pengembangan dan penghantaran.
• Ketidakpadanan pengembangan terma dalam pemasangan terikat. Wafer kaca yang terikat pada silikon mesti dipilih untuk keserasian pengembangan, atau ikatan retak semasa kitaran haba.
• Tiada data pemeriksaan. Tanpa peta interferometer atau sijil pematuhan, masalah permukaan hanya muncul selepas pemprosesan hiliran, apabila wafer yang ditolak kos paling tinggi.

Bekerja Dengan Pengeluar Wafer Optik

Pembeli yang menilai pembekal memerlukan senarai semak pendek: pemprosesan terbukti ketiga-tiga bahan wafer, keupayaan kawalan kerataan yang ditunjukkan dan sistem kualiti yang diaudit mengikut piawaian yang diiktiraf. Changzhou Haolilai Photo-Electricity Scientific and Technical Co., Ltd. (HLL) telah mengeluarkan komponen optik ketepatan sejak 1998 daripada kemudahan seluas 35,000 meter persegi di zon teknologi tinggi negara Changzhou, menggaji lebih 300 orang dan mengeksport ke lebih 20 negara. Syarikat itu memegang pensijilan ISO 9001:2015, ISO 14001:2015 dan IATF 16949, yang terakhir menyokong kerja rantaian bekalan automotif, dan mengendalikan pusat kejuruteraan optik ketepatan wilayah yang menyokong projek wafer dan substrat tersuai.

Keperluan wafer berbeza-beza secara meluas antara aplikasi semikonduktor, automotif dan laser, jadi laluan terpantas kepada penetapan harga yang tepat ialah lukisan yang membawa spesifikasi yang disenaraikan di atas. Pasukan kejuruteraan HLL menyemak keperluan tersuai dan menyediakan penyelesaian optik yang disesuaikan, dan permintaan untuk sebut harga atau soalan teknikal boleh dihantar melalui halaman kenalan .

Versi pendek: pilih bahan untuk sifat optik dan termanya, nyatakan kerataan dan kualiti permukaan dengan nombor dan keadaan pengukuran, dan minta data pemeriksaan dengan penghantaran. Pembeli yang mengikuti urutan itu mengelakkan mod kegagalan paling mahal dalam penyumberan wafer dan beralih daripada sebut harga kepada bahagian yang layak dalam kitaran lelaran yang lebih sedikit.