神奇的玻璃材料:未來智慧型手機和感應器的創新推動力

作者 | 發布日期 2017 年 02 月 24 日 12:40 | 分類 市場動態 , 手機 , 材料、設備 follow us in feedly

在「中國矽谷」深圳舉辦的一次創新活動上,科技集團 SCHOTT 向人們展示了玻璃對行動裝置(如智慧型手機和平板電腦)未來 發展的巨大影響。SCHOTT 不僅在一般零件如顯示螢幕保護玻璃領域為今 後的裝置設計奠定了基礎,同時 SCHOTT 研製的特殊玻璃,由於其材質與矽的物理性質類似,正在改變感應器、晶片和天線的設計理念。




智慧型手機用戶每天平均碰觸手機的次數超過 2,500 多次。如此高的碰觸頻率主要是用手指瀏覽資訊和應用軟體的使用,這樣一來,用戶和手機顯示螢幕保護玻璃之間的關係顯得格外親密。較為不明顯的是:玻璃對於手機內部零件,如感應器和晶片,具有重要的保護作用。國際科技集團 SCHOTT 現已在中國深圳的一次創新活動上向人們具體呈現「智慧型手機內置玻璃」 的主題專案,此專案會讓觀眾眼前一亮。

高解析度數位相機──運用濾除近紅外線的濾光鏡片  只為提供最佳效果

現代高階智慧型手機如今可以實現千萬或千萬以上畫素的數位攝影。大多數人都知道圖像品質不僅僅取決於畫素的大小。除了所謂的 CMOS 感測器以外,置於相機前端的濾光鏡片對攝影的真色度和現實成像度會產生重要影響。優質濾光鏡片由高強度超薄玻璃製成,可保護相機模組免受刮痕的困擾。

濾光鏡片所起的重要作用:它是一種吸收式的近紅外線濾除的濾光鏡片(NIR 濾除濾光鏡片)。這種濾光鏡片可以在複雜光線和極其惡劣的攝影條件下展現其性能作用。SCHOTT 的吸收式近紅外線濾除濾光鏡片是高科技相機模組和智慧型手機相機中的一個零件,較其他材料優勢明顯。如干涉濾光鏡片,其過濾近紅外線光譜的性能較差,通常是配備在低畫素相機上。SCHOTT 可以提供各種不同種類的玻璃產品,可以用於低階至高階相機上的近 紅外線濾除的濾光鏡片的應用。就高階近紅外線濾除的濾光鏡片而言,很大程度上來說, SCHOTT 是該產品的主要供應商之一。「無論人們拍攝高像素的相片使用的是高階智慧型 手機或是數位單眼相機,可以肯定都是透過紅外線濾除濾光鏡片而成的,」SCHOTT 先進光學部門歐洲區銷售總監 Andreas Haedrich 這樣表示。「通常來說,你可以假設所有具備 500 萬以上畫素的數位相機均使用吸收式的近紅外線濾除濾光鏡片。由於智慧型手機雙鏡頭、望遠及廣角鏡頭搭配結合的趨勢,市場對公司產品的需求量在過去幾個月成長了一倍」, 他接著說道。 「這種積極的開發策略促使 SCHOTT 集團追求更高的開發成果。換言之, SCHOTT 目前正在努力將近紅外線濾除的濾光鏡片做得更薄以適應智慧型手機更輕盈的設計趨勢。」

超薄玻璃──專門用於曲面設計和未來感應器

新聞稿

SCHOTT AS 87 eco 超薄玻璃。

SCHOTT 集團多年來一直致力於提升其超薄玻璃的開發。透過工業製造方法使玻璃的厚度 降至 30 微米,超薄玻璃可應用的領域甚至超乎人們想像。比人的頭髮絲還薄的玻璃為其在電子領域提供了廣闊的應用可能。

超薄玻璃可以被設計成顯示螢幕保護玻璃、指紋感應器的外蓋或是相機晶片或鏡頭的外蓋, 這主要是根據其特殊材料的性質,將其投入到電子零件中使用。當然,未來還會有更多應 用的可能性。由於超薄玻璃的靈活性,已經可以將其應用到未來曲面設備的設計之中。

SCHOTT AS 87 eco 是一種特殊玻璃,同這類應用相得益彰。該產品是由 SCHOTT 集團位於德國和亞洲的兩個部門國際性合作研製的產品,並透過環保方式在德國生產而成。這種玻璃提供超薄及可即刻使用的厚度範圍,極端堅固及彈性,具備獨特的物理性能。例如,其具備卓越的光學和物理穿透特性,這些特性對於指紋感應器來說都是重要的參考因素。此外,獨特的生產製程免去了使用有害酸液進行減薄的步驟。SCHOTT AS 87 eco 應用領域極其廣泛,它還可以用做曲面顯示螢幕的保護玻璃使用。

此超薄玻璃是運用「下拉法」直接從融爐拉製成所需的厚度。這是一種製造超薄膜鏡片的技術, SCHOTT 集團是世界上唯一精通此技術的公司。同時,也是推動超薄玻璃用於未來晶片和感應器進入奈米層次的先驅。

與矽類似特性的特殊玻璃──用於感應器和 5G 天線等產品

SCHOTT AS 87 eco 一樣,SCHOTT MEMpax 也是運用下拉法,從融爐直接拉製而成。這種製程可以讓客戶在火抛表面節約成本,甚至是在低於 500 微米的厚度。MEMpax 的特別之處在於此硼矽酸玻璃的線性熱膨脹係數及其火拋表面與矽的特性類似。而且,這種玻璃非常適合做陽極接合。它可以同矽相結合,而矽這個化學元素經過特殊加工,是半導體行業中電腦晶片、處理器和感應器的基礎。

MEMpax 如今已經被用在了汽車行業的感應器當中,用於測量胎壓和油壓。這裡需要指出的是,這種玻璃通過壓力、加熱和拉力將其同矽相結合,進而可以為構成微機電系統部件提供可靠的測量結果(同樣被稱為「MEMS」或是微機電系統)。

玻璃可以做為大規模 MIMO 系統(5G)和雷達應用程式的基材

此同質材料不僅適合做為未來感應器中昂貴高分子的理想替代品,同時,還可以做為高頻應用整合的基材。這個意思指的是將盡可能多的電路元件與天線在一個很小的空間裡集中組裝在一個最佳開發的零件內,同時確保其擁有更優質的性能。這對於多輸入 多輸出無線 電系統而言很有挑戰趣味,這也是就所謂的「大規模 MIMO」,它可以做為第五代電信網路(LTE 的接替產品「5G」)的基礎。

在大規模 MIMO 的概念中,很多天線被結合置於一個狹小的空間內。與之相反的是:「僅有」少數傳送和接收天線負責 LTE 網路或快速 Wi-Fi 標準 802.11ac 的傳送工作。增加的天線數量不僅用於提升傳送速度,也為了保證在限定的空間範圍內同盡可能多的用戶保持穩定的連接性。在很多接收方同處一個狹小空間的情況下,這種方法很有優勢,比如在足球館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域從事基於雷達的遠距離測量裝置的製造商,還是一家將許多手機無線電天線結合的可靠基材製造商,SCHOTT 集團的超薄專用玻璃都可以滿足其各 種設計需求、高標準的製造精度和卓越的高頻性能,」SCHOTT 集團材料開發部門的 Martin Letz 這樣表示。「另外,玻璃比聚四氟乙烯 Teflon 具有更為明顯的金屬複合性,比如在用於高頻系統的標準材料時。同時,玻璃較塑膠而言,還具有更高的抗拉剛度和良好的介電性能,」他最後總結。 

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