光學濾光片助力未來智能手機和傳感器的創(chuàng)新

在“中國硅谷”深圳舉辦的一次創(chuàng)新活動上，全球領(lǐng)先的科技集團肖特向人們展示了玻璃對移動設(shè)備（如智能手機和平板電腦）未來發(fā)展的巨大影響。肖特不僅在一般部件如顯示屏保護玻璃領(lǐng)域為今后的移動設(shè)備設(shè)計奠定了基礎(chǔ)，同時肖特研制的特種玻璃與半導體材料有著良好的物理兼容性，它正在改變傳感器、芯片和天線的設(shè)計理念。

　　德國美因茨/中國深圳，2017年2月23日，智能手機用戶每天平均點擊手機的次數(shù)超過2500余次。如此高的點擊頻率主要是用于信息瀏覽和應用軟件的使用。這樣一來，用戶和手機顯示屏保護玻璃之間的關(guān)系就顯得格外“親密”。一個不是很引人注目的特征是：玻璃在手機內(nèi)部元件，如傳感器和芯片中，也扮演著重要角色。肖特在中國深圳舉行的創(chuàng)新記者會活動上向人們具體呈現(xiàn)“智能手機內(nèi)置玻璃”為主題的項目，該項目將會令觀眾眼前一亮。

　　高分辨率數(shù)碼相機-只有使用藍玻璃紅外截止濾光片才能呈現(xiàn)最佳效果

　　現(xiàn)代高端智能手機如今可以實現(xiàn)千萬或千萬以上像素的數(shù)碼攝影。大多數(shù)人都知道圖像質(zhì)量不僅僅取決于像素的大小。除了所謂的互補金屬氧化物半導體（CMOS）傳感器以外，置于相機前端的濾光片對攝影的色彩還原和成像清晰度會產(chǎn)生重要影響。高品質(zhì)濾光片和保護攝像頭免遭劃痕的保護蓋板都是由玻璃制成。

　　濾光片所起的作用尤為重要：它是由一種可以過濾紅外光譜（NIR截止）的材料制成。這種濾光片由其可以在復雜光線和極其惡劣的攝影條件下展現(xiàn)其性能作用。肖特研制的吸收型藍玻璃紅外截止濾光片是高科技相機模組和智能手機相機中的一個部件，較其它材料優(yōu)勢明顯；而干涉型紅外截止濾光片過濾近紅外線光譜的性能略遜一籌，通常是配備在低像素相機上。肖特的玻璃產(chǎn)品規(guī)格種類各異，可以用于從低端至高端相機上的各種類型紅外截止濾光片。就高端紅外截止濾光片而言，很大程度上來說，肖特是該產(chǎn)品的行業(yè)龍頭企業(yè)之一?！盁o論人們拍攝高像素的相片使用的是高端智能手機或是數(shù)碼單反相機，可以肯定的是都需要紅外截止濾光片，”肖特先進光學公司歐洲區(qū)銷售總監(jiān)Andreas Haedrich這樣表示。“通常來說，你可以假設(shè)所有具備五百萬以上像素的數(shù)碼相機均使用吸收型藍玻璃紅外截止濾光片。由于智能手機雙鏡頭模組的需求，例如同時需要長焦和廣角鏡頭，市場對公司產(chǎn)品的需求量在過去幾個月翻了一番”,他接著說道。 “這種積極的開發(fā)策略促使肖特集團追求更高的開發(fā)成果。換言之，肖特目前正在努力將紅外截止濾光片做的更薄以適應智能手機更輕盈的設(shè)計趨勢。”

　　超薄玻璃-專門用于曲面設(shè)計和未來的傳感器

　　肖特集團多年來一直致力于提升其超薄玻璃的開發(fā)。通過工業(yè)制造方法使玻璃的厚度降至30微米，超薄玻璃所滲入到的領(lǐng)域甚至超乎人們想象。比人的頭發(fā)絲還在薄的玻璃為其在電子領(lǐng)域的應用提供了無限可能。

　　因為其特殊的材料性質(zhì)，超薄玻璃可以被應用于多種電子器件中，不論是顯示保護玻璃、指紋識別模組保護玻璃或是相機芯片或鏡頭的保護玻璃。當然，未來還會有更多應用的可能性。由于超薄玻璃卓越的柔韌性，可以將其應用到未來曲面設(shè)備之中。

　　肖特AS 87 eco特種玻璃同這類應用相得益彰。該產(chǎn)品是由肖特集團位于德國和亞洲的兩個部門國際性合作研制的產(chǎn)品，是通過環(huán)保工藝在德國生產(chǎn)。這種超薄玻璃根據(jù)客戶需求提供多種厚度規(guī)格，性能卓越，靈活方便，同時具備出色的物理性能。例如，其具備卓越的光學和電磁傳送特性，這些特性對于指紋識別模組來說都是重要的參考因素。此外，獨特的一次成型生產(chǎn)工藝避免了使用有害的氫氟酸化學減薄厚玻璃的步驟。肖特AS 87 eco應用領(lǐng)域及其廣泛，它還可以用作曲面顯示屏的保護玻璃使用。
 

　　超薄玻璃是運用被稱為“下拉法” 直接熱成型工藝生產(chǎn)，通過一個狹縫將熔化的玻璃直接拉制成型所需的厚度。這是一種制造超薄鏡頭的技術(shù)，肖特集團是世界上唯一一家精通此技術(shù)的公司。肖特同時也是將超薄玻璃用于未來納米層面芯片和傳感器的技術(shù)引領(lǐng)者。
 

　　與半導體用硅材料匹配的特種玻璃-用于傳感器和5G天線等產(chǎn)品

　　同肖特AS 87 eco一樣，肖特MEMpax也是通過運用下拉法直接熱成型工藝生產(chǎn)，從而拉制成型所需的厚度?；饞伖夥矫嬗兄诳蛻艄?jié)約成本，甚至是在低于500微米的厚度層面。作為具有火拋光表面的硼硅玻璃，MEMpax的特別之處在于具有和硅材料匹配的熱膨脹系數(shù)。而且，這種玻璃十分適用于陽極鍵合工藝。通過運用特殊工藝，MEMpax可以和硅片，這種用于高速計算機芯片、處理器和傳感器的基礎(chǔ)材料，形成緊密結(jié)合。

　　MEMpax如今已經(jīng)被用在了汽車行業(yè)的傳感器當中，用于測量胎壓和油壓。這里需要指出的是，這種玻璃通過壓力、加熱和拉力將其同硅相結(jié)合，從而可以構(gòu)成微機電系統(tǒng)（MEMS）的部件來提供可靠的測量結(jié)果。

　　玻璃可以作為大規(guī)模MIMO系統(tǒng)（5G）和雷達的基板材料

　　極其均質(zhì)化的材料不僅適合作為未來傳感器中昂貴聚合物的理想替代品，同時，還可以作為高頻應用的基板材料。這個高深的術(shù)語其實指的是將盡可能多的電路元件與天線在一個很小的空間里集中組裝在一個經(jīng)過優(yōu)化的部件內(nèi)，同時確保其擁有更優(yōu)質(zhì)的性能。這對于多輸入/多輸出無線電系統(tǒng)而言很有挑戰(zhàn)趣味，這也是就所謂的“大規(guī)模MIMO”，它可以作為第五代電信網(wǎng)絡（LTE的接替產(chǎn)品“5G”）的基礎(chǔ)。

　　在大規(guī)模MIMO的概念中，很多天線被結(jié)合置于一個狹小的空間內(nèi)。與之相反的是: “僅有”少數(shù)傳送和接收天線負責LET網(wǎng)絡或快速WiFi標準802.11ac的傳送工作。增加的天線數(shù)量不僅用于提升傳送速度，也為了保證在限定的空間范圍內(nèi)同盡可能多的用戶保持穩(wěn)定的連接性。在很多接收方同處一個狹小空間的情況下，這種方法很有優(yōu)勢，比如在足球場或密度很高的城市中心。目標性更強的傳送還可以有效降低能源的耗費。

　　“不論某個公司是一家在汽車領(lǐng)域的雷達測距裝置制造商，還是一家高可靠性天線基材的制造商，肖特集團的超薄專用玻璃都可以為其提供極高的設(shè)計自由度、高標準的制造精度和卓越的高頻性能，”肖特集團材料開發(fā)部門的Martin Letz這樣表示。“另外，玻璃比聚四氟乙烯具有優(yōu)異得多的金屬化性能，這是應用于高頻系統(tǒng)的標準材料。同時，玻璃較塑料而言，還具有更高的剛性和介電性能，”他最后總結(jié)道。