Стеклянная пластина — круглая стеклянная подложка, рассчитанная на оборудование и процессы пластинного уровня. В зависимости от марки стекла и дальнейшей обработки она может быть временным носителем, оптической подложкой, крышкой корпуса или изолирующим основанием. После изготовления сквозных отверстий, металлизации и проводящих слоёв она может участвовать и в электрических межсоединениях. Термин «стеклянная пластина» описывает форму и технологический интерфейс, а не единый химический состав. Материал выбирают по функции изделия, температурной и химической истории процесса, совместимости с оборудованием и плану контроля.
Чем стеклянная пластина отличается от кремниевой?
Типовая кремниевая пластина — монокристаллический полупроводник с заданной кристаллографической ориентацией. Большинство стеклянных пластин изготовлены из аморфного материала, обладают электроизоляционными свойствами и пропускают свет в диапазоне, зависящем от марки. При этом стеклянная подложка может стать частью электрической схемы после изготовления отверстий и проводящих слоёв. Тепловое расширение, диэлектрические и оптические свойства сравнивают только для конкретных марок и условий измерения. Сапфир — кристаллический оксид алюминия, а не стекло; стеклокерамику с кристаллической фазой также следует отличать от обычного аморфного стекла.
Шесть направлений применения и требования к материалу
Временный носитель. При утонении или переносе рабочую пластину могут временно соединить с жёстким стеклянным носителем. Проверяют плоскостность, температурный режим, способ соединения и отделения. При лазерном отделении важно пропускание на фактической длине волны лазера при заданной толщине носителя.
Носитель для корпусирования fan-out. Реконструированная пластина или элементы корпуса могут опираться на стеклянный носитель. Конструкция и повторное применение носителя требуют проверки в конкретном процессе.
Интерпозер с TGV. Сквозные отверстия в стекле становятся вертикальными межсоединениями после металлизации и формирования проводящих слоёв. Само отверстие ещё не является проводящим переходом. Подробнее — в руководстве по геометрии и контролю TGV.
Крышка MEMS. Стекло может служить смотровым окном, крышкой полости или поверхностью соединения. Герметичность зависит от соединения и всей конструкции, а не только от материала крышки. См. руководство по соединению стеклянных пластин.
Микрофлюидная подложка. Каналы и камеры в стекле позволяют оптическое наблюдение и анализ. При проектировании учитывают геометрию каналов, химию поверхности, герметизацию и очистку.
Подложка оптического волновода. Для некоторых интегрально-оптических и дисплейных волноводов используют определённые марки оптического стекла. Важны показатель преломления, однородность, двулучепреломление, пропускание, равномерность толщины и поверхность. Это специальное оптическое применение, а не свойство любой стеклянной пластины.
Какие группы стекла рассматривают?
| Группа материалов | Возможная задача | Что проверить для выбранной марки |
|---|---|---|
| Кварцевое стекло или синтетический плавленый диоксид кремния | Термическая стабильность, чистота или пропускание на заданной длине волны | Марка, длина волны, толщина, примеси и данные изготовителя |
| Боросиликатное стекло | Носители, окна и некоторые крышки MEMS | Марка, расширение во всём температурном диапазоне процесса, совместимость соединения |
| Низкощелочное или бесщелочное техническое стекло | Электронные процессы, чувствительные к подвижным ионам | Состав, диэлектрические свойства, совместимость с технологией |
| Оптическое стекло заданной марки | Окна, волноводы и полированные подложки | Показатель преломления, дисперсия, однородность, напряжённое двулучепреломление и спектр |
«Бесщелочное» не означает абсолютного отсутствия любых следовых примесей. С другой стороны, при анодном соединении могут потребоваться определённые свойства ионной подвижности. Данные одной марки нельзя распространять на всё семейство или выдавать характеристики исходного материала за измерения готовой детали.
Диаметр, толщина и полезная площадь
Пластины номинальным диаметром 100, 150, 200 и 300 мм часто относят к классам 4, 6, 8 и 12 дюймов. Это промышленные названия классов: точные 12 дюймов равны 304,8 мм, а не 300 мм. На закупочном чертеже указывают диаметр и допуск в миллиметрах, ориентирующую плоскость или вырез, профиль кромки и совместимость с кассетой. Подробное сравнение размеров приведено в руководстве по выбору пластин 2–12 дюймов.
| Принятый класс | Номинальный диаметр | Геометрическая площадь круга |
|---|---|---|
| 4 дюйма | 100 мм | 78,54 см² |
| 6 дюймов | 150 мм | 176,71 см² |
| 8 дюймов | 200 мм | 314,16 см² |
| 12 дюймов | 300 мм | 706,86 см² |
Площадь рассчитана по A = π(d/2)² и не равна полезной площади: краевая зона, улицы резки, компоновка и выход годных уменьшают её. Для одинакового материала и геометрии изгибная жёсткость пластины приблизительно пропорциональна кубу толщины. Более тонкая пластина гибче, но деформация также может быть вызвана остаточными напряжениями обработки, плёнками, соединением или температурой.
TTV, bow, warp и плоскостность — разные параметры
| Параметр | Смысл | Что согласовать с пределом |
|---|---|---|
| TTV | Максимальная минус минимальная толщина в заданной зоне. Диапазон 0,498–0,502 мм даёт TTV 4 мкм. | Зона сканирования, исключаемый край, точки и прибор |
| Bow | Отклонение центра срединной поверхности от заданной опорной плоскости; характеризует общий прогиб. | Опорная плоскость, состояние опоры, знак и метод |
| Warp | Размах положительных и отрицательных отклонений срединной поверхности; описывает более сложную форму. | Свободное или опёртое состояние, область и алгоритм |
| Плоскостность | Отклонение заданной поверхности от опорной плоскости в установленной области; возможны уточнённые глобальные и локальные показатели. | Измеряемая сторона, область, базовая плоскость и определение |
Малое TTV не гарантирует малое warp. Почти параллельные поверхности могут изгибаться вместе. Сила тяжести и схема опоры влияют на измерение тонких пластин; поставщик и заказчик должны согласовать определения и условия приёмки. Руководства SEMI 3D4 для соединённых пластин и SEMI 3D12 для маложёстких пластин полезны для выбора подхода к метрологии, но область действия каждого документа нужно проверить применительно к изделию.
Когда применима формула Стоуни?
Если плёнка значительно тоньше упругой подложки и выполнены остальные допущения модели, изменение измеренной кривизны до и после нанесения покрытия позволяет оценить среднее двухосное напряжение в плёнке:
σf = Ests2 / [6(1−νs)tf] × (1/R − 1/R0)
Es и νs — модуль упругости и коэффициент Пуассона подложки, ts и tf — толщины подложки и плёнки, R0 и R — радиусы кривизны до и после покрытия. Знак кривизны зависит от принятого метода измерения. Обычное значение warp нельзя напрямую подставлять вместо кривизны. Для толстых и многослойных плёнок, неоднородных напряжений или больших деформаций нужна другая модель.
Что дополнительно проверяют у пластины с TGV?
В чертеже задают диаметр и шаг отверстий, отношение глубины к диаметру, входные и выходные размеры, конусность, точность положения, сколы и микротрещины. Металлизацию и электрические требования оформляют отдельно. Фотография показывает рисунок отверстий, но сквозной характер, состояние стенок и электрическую непрерывность подтверждают соответствующими испытаниями.
Для поверхности указывают Ra или Rq вместе с прибором, областью и фильтрацией. Царапины, точки, частицы, повреждения кромок, ионы и органические остатки по-разному влияют на покрытия, соединение, оптику и корпусирование. Формулировка «чистая поверхность» без методов и пределов не является достаточным критерием приёмки.
Девять пунктов для запроса по чертежу
- Марка стекла или варианты материала, рабочая длина волны, температура и последующий процесс.
- Диаметр и допуск, толщина, flat/notch и профиль кромки.
- Предел TTV, зона и метод измерения.
- Пределы bow, warp и плоскостности с условиями опоры и базирования.
- Требования к одной или обеим сторонам, Ra/Rq, царапинам и точкам.
- Чертёж отверстий, требования к металлизации, покрытию или соединению.
- Очистка, упаковка и перевозка.
- Количество образцов или партии, протокол контроля и прослеживаемость.
- Неопределённые параметры, помеченные для совместного рассмотрения.
LIGHTING GLASS рассмотрит подбор стекла и точную обработку по вашему чертежу. Отправьте чертёж стеклянной пластины с размерами, количеством и ключевыми критериями приёмки. Возможный объём работ и параметры поставки подтверждаются после оценки проекта.
