双摄像头普及催生超薄玻璃和红外滤光片需求

提到玻璃生产商,在消费电子领域大家可能首先想到的是康宁的大猩猩玻璃,但其实德国肖特集团在该领域也不遑多让。“我们不能提具体的客户名字,不过可以透露的是中国TOP10的手机厂商有超过5家以上用了我们的玻璃,没有通过测试的可能也就还剩2、3家。”肖特中国总经理陈巍对记者表示。

在指纹模组盖板、3D可弯曲玻璃、双摄像头红外截止滤光片、生物传感器、5G天线等领域,肖特提供的超薄玻璃材料都具有举足轻重的作用。肖特正在努力进一步的研究出更为轻薄的玻璃产品,以适应更多的需求。

超薄、高柔韧、高强度玻璃能做什么?

据了解,目前指纹模组盖板的保护材料有玻璃、陶瓷和蓝宝石玻璃三种。玻璃盖板目前占到70%的份额。与玻璃盖板相比较的是蓝宝石玻璃盖板。曾经苹果取消采用蓝宝石手机盖板将一大批投资蓝宝石玻璃的供应链厂商带进了沟里,好在随后在iphone7苹果又重新在指纹盖板上采用蓝宝石玻璃。不过,蓝宝石本身的生产成本比玻璃高很多,良率也低很多,同时加工、抛光都需要很高的成本。

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肖特中国总经理陈巍

目前市面上主流的指纹玻璃盖板厚度是在0.3μm左右,指纹识别的玻璃厚度是在0.175μm。目前能够提供这个厚度玻璃的供应商非常有限,成本居高不下,同时制成的模组抗冲击和静电的能力也比较弱。

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许多年前,肖特的研究人员就对厚度低至25微米的超薄玻璃进行了研究。德国肖特集团推出的超薄特种玻璃AM87eco具备卓越的光学和电磁传送特性,这些特性对于指纹识别模组来说都是重要的参考因素。由于采用独特的一次成型生产工艺,这种超薄玻璃可根据客户需求提供多种厚度规格。

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陈巍表示,目前国内某知名品牌就有采用肖特的指纹盖板玻璃。AM87eco还可以像纸一样进行折叠,可以实现非常优异的强度。肖特目前能做到最薄的玻璃是25μm,可能比头发还要薄。薄的玻璃又能高强度的很少,在行业内肖特还没看到比AM87强度更高的玻璃。而且AM87还可以进行钢化处理。

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陈巍同样表示,这款超薄玻璃其实不太适合做传统的手机盖板以及Uderglass的玻璃盖板。因为uderglass需要在指纹传感器部分将玻璃减薄,所以必须采用较厚的玻璃。陈巍同时也表示,这款玻璃更适合未来的可弯曲手机终端。eco是环保的意思,避免了使用有害的氢氟酸化学减薄厚玻璃的步骤,可满足RoHs和REACH标准。

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除了可用于指纹模组盖板玻璃,肖特AM87eco由于其足够的轻薄,也可用于曲面显示屏的保护玻璃。为什么要做超薄玻璃呢?陈巍表示,现在玻璃的研发生产并不是闭门造车,而是先了解客户的需求,再把需求变成技术要求。超薄玻璃最大的应用可能还是针对未来的各种柔性显示应用中。 比如柔性触摸屏的高强度盖板玻璃,需要同时具有很好的柔韧性和可弯曲度。比如从2016年开始,一些品牌的旗舰机型开始采用的3D曲面屏手机,目前大部分采用的是热弯技术,如果采用这种高强度可弯曲的玻璃,可以实现一体成型,不需要再进行热弯。 比如VR领域,现在的VR眼镜还是比较大而笨重。未来借助超薄玻璃,VR设备将会变得越来越轻,越来越简便。不仅是在显示屏玻璃领域,在其它领域的使用也会越来越广泛。

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除此之外,AM87eco还可用于某些智能手机的玻璃保护贴。陈巍表示,未来肖特将会跟一些高端的贴膜厂家合作,有可能会推自己的品牌,比如消费者会看到有肖特logo的保护贴出现。

双摄像头普及催生红外滤光片需求

值得一提的一个需求是应用到摄像头模组的红外截止滤光片。由于手机双摄像头模组的普及,2017年红外截止滤光片的需求可能翻倍。不仅仅是后置双摄像头,前置摄像头也可能采用双摄像头。包括印度等新兴市场也将进一步增加对于滤光片玻璃的需求量。

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如果没有配备红外滤光片,那么照出来的照片会偏红。比如有血管分布的地方,因为温度偏高,所以看到的红光会特别明显。

为什么要采用红外截止滤光片?这是由于人眼与半导体传感器的光谱感知区间不同,因此相机的CMOS传感器可以捕捉到人眼中反射的红光,这在人像拍摄中经常会遇到炫光或重影。为了保证成像的真实性,所以需要一个滤光片,把红外光给过滤掉。

目前500万以上的高端相机基本都标配红外截止滤光片。除了滤光片,保护摄像头免遭划痕的玻璃盖板也将产生一个倍增的需求。目前滤光片主要分为两种,一种是吸收型滤光片,通过吸收原理把光吸收掉了;另一种是干涉型滤光片。据了解,吸收型滤光片主要应用于500W像素以上的摄像头,而干涉型滤光片主要用于500W像素以下。陈巍表示,肖特在干涉型滤光片领域占据很高份额,几乎100%的基材都由肖特提供。

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模组厂是从玻璃加工厂买到已经切割好的玻璃。这个可见光的透光率镀膜后可以达到97%左右,基本上保证可见光范围内全透过。因为摄像头中所有的滤光片都是镀膜的,原始透过率可能是92%,通过镀膜后透光率可达到97%左右。

肖特提供的蓝玻璃系列BG6x和BG6x HT,就是一种滤光材料,可实现高近红外吸收,同时还可实现非常好的弯曲强度。蓝玻璃滤光不是通过镀膜来实现的,是通过本体实现的。这款玻璃化学稳定性好、耐厚性好,另外透过率更高。

据了解,目前中国前十大手机品牌中,有量产使用肖特蓝玻璃的有5家。不光是手机,包括专业相机的客户也有采用这款产品。另外,安防类产品中,只要是搭配CMOS的,都会用到。陈巍表示,由于安防类的产品大多在户外,对化学稳定性要求比较高,所以大多是使用干涉型红外截止滤光片。

晶圆级封装助力MEMS传感器及5G高频射频应用

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除了在手机CMOS传感器中,超薄玻璃在晶圆级的芯片封装中也扮演着重要角色,比如MEMS传感器。MEMS分成很多种,有一些MEMS的包括麦克风,有一些设计中必须形成一个紧密的空腔,这个设计中必须用到玻璃。比如压力传感器、一定要用到玻璃。加速传感器也要用到玻璃。 同肖特的AM87ecog一样,肖特的MEMpax产品也是通过运用下拉法直接热成型工艺生产,从而拉制成型所需的厚度。MEMpax的特别之处在于具有和硅材料匹配的热膨胀系数。而且,这种玻璃十分适用于阳极键合工艺。通过运用特殊工艺,MEMpax可以和硅片,这种用于芯片、传感器的基础材料实现紧密结合。

如今,MEMpax已经被用于汽车传感器中,用于测量胎压和油压。其主要原理是通过压力、加热和拉力,与MEMS部件一起提供高可靠的测量结果。

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极其均质化的特殊玻璃材料不仅适合作为未来传感器中昂贵聚合物的理想替代品,同时,还可以作为高频5G应用如大规模MIMO系统和雷达的基板材料。

所谓大规模MIMO系统可以作为5G网络的基础,需要将尽可能多的电路元件和天线在一个较小的空间集中组装在一个经过优化的部件内,同时确保拥有更优质的性能。这对于多输入/输出无线电系统很有挑战。增加的天线不仅能提升传输速度,而且也能保证限定空间范围内更稳定的连接性,比如足球场或密度较高的城市中心。相对以往天线采用的聚四氟乙烯材料,玻璃具有更优异的金属化性能,相比塑料而言,又具有更高的刚性和介电系数。“肖特集团的超薄专用玻璃可以提供极高设计自由度、高标准的制造精度以及卓越的高频性能。” 陈巍表示,用玻璃材料替代一些天线应用材料,或者改变成分与结构。主要目的还是为了让天线的集成度变得更高。此外,手机的天线越来越多、越来越复杂的时候,手机的背壳材料也需要进行选择,相对于金属材质,对于信号没有屏蔽功能的玻璃材料也成为一个更好的选择。

除了针对天线材料,肖特的电子封装部门还提供光电转换装置的封装,用玻璃来封住感光器件,最后供货给大的通信设备厂商

关于肖特

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作为全球特种玻璃领域的领先者,德国肖特公司已经有180多年历史,是卡尔蔡司基金会旗下的企业。陈巍对记者表示,肖特一直在中国市场不断的发力,也取得了非常好的成绩。目前中国是肖特增长最大的市场,从2014年到2016年一直保持了每年17.3%的增长速度。

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2002年,肖特集团在上海设立了销售办事处,并在苏州创建了其在中国的首个生产基地,对SCHOTTCERAN®微晶玻璃灶具面板进行后加工并生产用于燃气灶和冰箱面板的平板玻璃。2012年,肖特和新康成功创建合资企业肖特新康药品包装有限公司。肖特是该公司的多数股东。肖特新康服务于中国本土医药市场,为该市场提供在浙江省缙云县和江苏省苏州市生产的优质玻管制作的西林瓶、安瓿瓶和卡式瓶。

在2017年,肖特开始投产药品包装公司,针对医药包装领域在浙江建立新的工厂。预计未来这一包装公司产能将达到280亿的。此外,肖特集团还计划对其苏州一体化基地的现有设施进行现代化改造和扩产。未来三年,肖特医药系统事业部将在中国投资约3000万欧元。这些举措将使公司的同期产能提升50%。该项目表明了肖特投资中国市场的决心。

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从1971年起,肖特销售的赛兰面板达到了1.3亿,烤箱面板达到了4千万。每年生产的光纤长度达到了70亿千米。

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不仅仅是厨房灶具,肖特生产的Zero镜面基板是目前世界上最重的玻璃,目前主要应用在天文望远镜的主镜上。

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肖特的玻璃生产工艺,主要是下拉法。(1960年就已经发生了,随着时间演进工艺不断完善)这个工艺从专业说法叫下拉法(康宁的工艺是溢流法)。熔炉在上面,把玻璃拉下来,最终形成一定的形状和厚度。

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