Napolitane optice: Ghid de selecție din sticlă, cuarț și safir pentru cumpărători

O placă optică este o placă subțire, cu fețe paralele, de sticlă, cuarț topit sau safir, care a fost șlefuită și lustruită până când ambele fețe îndeplinesc toleranțele de grosime, planeitate și calitate a suprafeței la nivel de microni. Se află în partea din față a construcției pentru senzori de imagine, stive de filtre, ghiduri de undă și rețele optice la nivel de plachetă, unde câțiva microni de variație totală a grosimii pot schimba focalizarea, distorsiona un front de undă sau împinge o acoperire care nu mai este specificată.

Majoritatea proiectelor ajung la această categorie cu trei întrebări atașate: ce material, ce toleranțe și ce furnizor poate păstra acele toleranțe pe parcursul unei serii de producție în loc de un singur eșantion lustruit. Secțiunile de mai jos urmează această ordine.

Ce contează exact ca o napolitană optică

În termeni de achiziție, o plachetă optică este un substrat optic gol sau acoperit furnizat într-un format rotund, pătrat sau personalizat de contur, cu cerințele dimensionale și de suprafață scrise pe desen, mai degrabă decât implicite de un nume de material.

Această distincție schimbă citatele. O fereastră optică este în mod normal mai groasă, adesea montată într-un cadru și vândută ca piesă finită. O napolitană este mai subțire, este manipulată în casete sau pachete de gel și se deplasează frecvent prin pași în aval, cum ar fi acoperirea, lipirea, tăierea cubulețelor sau litografia. Furnizorii care prelucrează bine ferestrele nu țin automat toleranțele de napolitană, deoarece piesele subțiri se îndoaie sub presiunea de lustruire și își pierd rapid planeitatea.

• Napolitane rotunde. Diametre de 25 mm, 50 mm, 100 mm, 150 mm și 200 mm, care se potrivesc cu formatele suport utilizate în liniile de procesare cu senzori și fotonici.
• Panouri pătrate și dreptunghiulare. Până la aproximativ 300 mm pe o parte, obișnuit în lucrările de turnare optică la nivel de panoură, afișaj și iluminare.
• Contururi personalizate. Fante, găuri, margini în trepte și contururi necirculare care asigură înregistrarea mecanică sau traseele fluidelor în interiorul unui ansamblu.

Comparație cu napolitane optice din sticlă, cuarț și safir

Alegeți materialul după banda de lungime de undă, apoi după mediul termic și mecanic, apoi după cost.

Safirul își câștigă prețul în medii cu infraroșu și abrazive, nu în banda vizibilă. Dacă un sistem funcționează între 400 nm și 1000 nm, nu vede niciodată un ciclu termic peste 150 C și nu este expus la chimie agresive din camera curată, sticla sau cuarțul fac de obicei aceeași treabă optică pentru mult mai puțin. Safirul devine opțiunea mai ieftină în momentul în care o fereastră zgâriată sau gravată oprește o linie de producție.

Napolitane de safir personalizate pentru utilizări optice dure și de substrat Acolo unde expunerea la infraroșu, abraziv sau la temperaturi înalte face ca sticla sau cuarțul să fie insuficiente, aceste plăci de safir personalizate asigură duritate, rezistență chimică și izolație electrică. Vizualizare produs →

Specificații de blocat înainte de a comanda

Cinci numere decid dacă o napolitană se va comporta în sistemul dvs.: grosimea, toleranța la grosime, variația totală a grosimii, planeitatea și rugozitatea suprafeței, cu zgârieturi în spate.

1. Grosimea si toleranta. Lucrările comerciale rulează la /- 0,05 mm, precizia la /- 0,025 mm, iar piesele mici pot fi menținute la /- 0,01 mm.
2. Variația totală a grosimii. Decalajul dintre punctul cel mai gros și cel mai subțire. Determină eroarea frontului de undă, uniformitatea acoperirii și deplasarea focalizării într-o matrice la nivel de placă.
3. Planeitatea. Raportat în valuri la 633 nm, unde un sfert de undă este egal cu aproximativ 158 nm de abatere. Indicați întotdeauna deschiderea de măsurare, deoarece o valoare luată peste 80% din diametru este o afirmație mai slabă decât un număr cu deschidere completă.
4. Rugozitatea suprafeței. Ra stabilește împrăștierea și pragul de deteriorare a laserului. Lustruirea standard aterizează aproape de 0,5 nm; suprafețele superlustruite ajung la 0,2 nm și mai jos cu cicluri mai lungi.
5. Scratch-dig. Indicații precum 60/40, 40/20 sau 10/5 definesc zgârieturile și gropile permise. Strângerea de la 40/20 la 10/5 costă adesea mai mult decât toleranța de strângere a grosimii.
6. Paralelism, margine și acoperire. Pena contează pentru etaloni și separatoarele de grinzi, așchiile de margine contează pentru manipularea casetelor, iar aderența acoperirii contează pentru orice curățat în mod repetat.

Cum sunt fabricate waferele optice

Fiecare napolitană se mișcă prin pregătirea materialului, modelarea, șlefuirea, lustruirea, curățarea și metrologia, iar fiecare pas poate elimina doar ceea ce pasul anterior a lăsat în urmă într-un ritm previzibil.

1. Pregătirea materialului. Foile de sticlă, lingourile de cuarț sau cristalele de safir sunt tăiate sau decupate în semifabricate brute. Starea de recoacere și solicitarea internă sunt confirmate înainte de prelucrare, deoarece tensiunea eliberată ulterior apare ca arc.
2. Modelarea. Găurirea carotelor, conturarea CNC sau tăierea cu laser produc conturul și lasă stocul pentru lepare. Găurile și fantele sunt tăiate în această etapă.
3. Leupare și măcinare fină. Îndepărtează deteriorarea ferăstrăului și stabilește paralelismul. Îndepărtarea stocului pe fiecare parte depinde de dimensiunea piesei și poate depăși 100 de microni.
4. Lustruire. Lustruirea pasului sau cu tampon, cu o singură față sau cu două fețe, stabilește planeitatea și rugozitatea. Un lot poate rula ore întregi, iar designul dispozitivului de fixare contează adesea mai mult decât nămolul.
5. Curatenie. Etapele cu ultrasunete și detergent, clătirea deionizată și uscarea controlată previn filigranarea și reziduurile care ulterior devin un defect de acoperire.
6. Metrologie. Interferometrie pentru planeitate, instrumente cu lumină albă sau stylus pentru rugozitate, spectrofotometrie pentru transmisie și microscopie pentru zgârieturi și cipuri de margine.
7. Ambalare. Ambalarea camerei curate, suporturile pentru napolitane și protecția marginilor decid dacă o napolitană bună ajunge în stare de utilizare.

Napolitane personalizate de cuarț de înaltă precizie pentru aplicații optice și semiconductoare Aceste plachete de cuarț combină o expansiune termică scăzută și o transmisie ridicată pentru PLC, MEMS, fotonică și lucrări cu semiconductori în care contează leparea, lustruirea și controlul planeității. Vizualizare produs →

Unde sunt folosite napolitane optice

Waferele optice apar oriunde un dispozitiv are nevoie de un strat de bază plat, stabil și transparent: senzori de imagine, căi LiDAR, instrumente de procesare a semiconductoarelor, ferestre cu infraroșu și sisteme de afișare sau iluminare.

Napolitanele de sticlă au cea mai largă gamă de aplicații de volum, de la module de cameră și senzori de atingere până la difuzoare de iluminare și purtători microfluidici, deoarece materialul este ieftin și procesul de lustruire este bine stabilit.

Placi de sticlă personalizate pentru ambalaje optice, MEMS și semiconductori Pentru modulele de cameră, senzori și rețele optice cu model, aceste wafer-uri de sticlă personalizate oferă transparență, fluorescență scăzută și substraturi stabile în dimensiuni de 4 până la 12 inchi. Vizualizare produs →

Considerații privind aprovizionarea, calitatea și livrarea

Calificați procesul mai degrabă decât broșura: solicitați date de capacitate privind combinația exactă de material, format și toleranță pe care o cumpărați și tratați certificatele ca o bază de referință și nu ca o dovadă.

În ceea ce privește documentația, ISO 9001 și ISO 14001 sunt linia de bază obișnuită, iar IATF 16949 devine relevantă atunci când napolitana alimentează un program auto. Cumpărătorii de produse medicale și de semiconductori adaugă în mod normal declarații RoHS și REACH plus o declarație de curățenie. Timpul de livrare urmează și toleranței: napolitanele rotunde standard din sticlă și cuarț sunt livrate de obicei în două până la trei săptămâni, în timp ce contururile personalizate cu fante sau găuri și aprobarea primului articol durează de obicei cinci până la opt săptămâni.

Dacă desenul este încă deschis, trimiteți materialul, formatul și toleranțele țintă echipei de inginerie și cereți o declarație de capacitate pe fiecare rând înainte de plasarea comenzii.

Întrebări frecvente

Care este diferența dintre o placă optică și o fereastră optică?

O napolitană este subțire, de obicei sub 3 mm, manipulată în casete și folosită ca strat de bază pentru prelucrarea ulterioară a dispozitivului. O fereastră este mai groasă, montată în mod normal într-un cadru sau într-o carcasă și vândută ca piesă de transmisie sau de protecție finită. Ambele pot folosi aceleași materiale și finisaje de suprafață similare.

Ce dimensiuni și grosimi sunt realiste?

Napolitanele rotunde au diametrul de la 25 mm la 200 mm, iar panourile pătrate ajung la aproximativ 300 mm pe o latură. Grosimea depinde de material: sticla și safirul se află de obicei între 0,3 mm și 3 mm, în timp ce cuarțul poate deveni mai gros pentru uz structural. Sub 0,3 mm, arcul, ciobirea marginilor și manipularea devin factorii limitatori mai degrabă decât lustruirea.

Cum aleg între sticlă, cuarț și safir?

Începeți cu banda de lungime de undă, apoi adăugați mediul termic și mecanic, apoi aplicați costul. Sticla acoperă zona vizibilă în mod economic, cuarțul topit se extinde în ultraviolete și păstrează forma prin cicluri termice, iar safirul acoperă setările infraroșu plus abrazive sau agresive chimic.

Ce planeitate poate avea un furnizor în producția de volum?

Pe piesele de 50 mm până la 100 mm din sticlă sau cuarț, un sfert de undă la 633 nm este o țintă de rutină pentru un șlefuitor cu experiență, iar o zecime de undă este realizabilă pe piesele selectate cu prețul unor cicluri mai lungi și un randament mai mic. Solicitați distribuirea într-un lot în loc de cel mai bun rezultat unic.