用于光学MEMS的气密封帽和光窗
了解 SCHOTT 的气密光学 MEMS 盖如何为光学 MEMS 反射镜、传感器、全光交换机（OCS）及其他应用实现创新性、高性能和高效的 MEMS 封装设计。什么是光学 MEMS 封帽，为什么气密性很重要？
气密光学盖是一种专用保护罩，用于对包含光学元件或需要清晰光学通路的 MEMS 器件进行气密密封。此类 MEMS 器件的常见示例包括微镜扫描仪、光开关和衰减器、红外传感器和探测器，以及基于芯片的光谱仪。
光学 MEMS 器件对环境影响极为敏感。即使仅少量暴露于湿气、蒸气或微粒，也可能凝结形成永久性的雾状薄膜，导致光散射、光透射率降低和对比度下降，这些都可能引发光学系统的严重故障。
作为气密 MEMS 封装的一部分，盖子或光窗不仅能保护器件，还可通过光学级透明、抗反射的光窗实现高度精确的光学性能。
气密性 MEMS 封帽的优势
MEMS 光窗：涵盖微型至超大型
SCHOTT 可以将光学 MEMS 光窗扩展到超大尺寸，从而解决在这些尺度下保持结构完整性、光学平整度和气密性的难题。超大盖子对于光开关、天基光通信和 LiDAR 系统等 MEMS 应用至关重要。SCHOTT 小型化光学 MEMS 光窗是专为微型光学系统设计的超紧凑气密封装。它们通过先进的键合技术，同时集成了透明窗口、气密密封和电气互连。该技术支持用于医疗、可穿戴和集成光子应用的下一代微型光学器件。
MEMS 光窗：矩形和圆形款式
矩形 MEMS 光窗因其高效的结构、优异的稳定性以及易于集成而被广泛采用。SCHOTT 的矩形光学盖不仅具备卓越的气密性和结构稳定性，还拥有先进的光学设计。可根据需求提供定制服务，包括倾斜窗口设计，以减少背向反射。
SCHOTT 的圆形 MEMS 光窗专为超高可靠性设计，能够实现最佳气密性和卓越的结构完整性。其天然对称的几何结构在光学腔体、激光封装和射频谐振器等应用中尤为有利，这些领域对均匀的模态形状和一致的电磁场有着极高的要求。
选择圆形或矩形光窗需根据性能需求、具体应用以及 MEMS 制造工艺来决定。
重点应用
光窗为各类 MEMS 系统提供关键的气密保护和光学接口解决方案。其应用涵盖对可靠性、精度和环境耐受性要求极高的各行业。
利用 OCS MEMS 盖板实现光网络的扩展
行业挑战
超大规模数据中心和 AI 集群正将网络架构推向极限。全光交换（OCS）通过消除光-电转换带来了突破。基于 MEMS 的 OCS 系统需要具备气密封装，能够集成大型光学窗口、设计灵活性和稳定的质量，并且能够实现大规模生产。
SCHOTT解决方案
SCHOTT 超大光学级 MEMS 光窗专为 OCS 应用设计，具备以下优势：
- 超大光学 MEMS 窗口——尺寸可达 100 cm²，并保持高光学平整度，可在单个器件中集成更多 MEMS，实现更高的开关容量。
- 设计灵活——可针对复杂的 MEMS 布局定制形状和尺寸，支持面向未来的系统架构。
- 可靠的气密性——经验证的密封技术可在热应力和机械应力下提供长期稳定性。所有尺寸均确保卓越的气密性。
- 可靠供应，德国制造——我们是值得信赖的供应商，拥有数十年光电领域的专业经验。
优势
通过 SCHOTT MEMS 光窗，超大规模运营商可实现：
- 面向 AI 和云计算工作负载的可扩展网络架构。
- 凭借卓越的品质与可靠性，以及极具竞争力的价格，实现最佳性价比。
- 即使在大规模量产下，也能确保供应安全与始终如一的稳定质量。
我们如何为 OCS MEMS 应用及更多领域创造价值
SCHOTT 通过提供不仅限于元件的性能决定性解决方案，为整个光学 MEMS 生态系统带来了关键价值。
为什么玻璃比蓝宝石更适合 MEMS 光窗？
尽管蓝宝石因其硬度和透明度而一直是光学 MEMS 光窗的传统选择，但其在尺寸和形状方面存在显著限制。相比之下，SCHOTT 的光学玻璃盖几乎可实现无限的尺寸选择（最大可达 100 cm²），能够支持大型 MEMS 阵列及面向未来的 MEMS 设计。此外，玻璃解决方案可无需额外界面材料直接密封 Kovar，并且不存在双折射问题，这对于实现稳定的光学性能至关重要。
气密性 MEMS 盖常见问题
密封盖对于可靠的 MEMS 设备至关重要，因为它能够形成密封且稳定的内部环境，保护精密的运动部件。密封盖通过锁定特定的气体气氛并阻隔湿气、灰尘和污染物等外部威胁，有效防止立即失效和长期退化。在对精度和寿命要求极高的关键汽车、医疗及工业应用中的 MEMS，环境控制是不可或缺的。
- 抗反射（AR）涂层：最大限度减少反射损失，并最大化窗户的透光率。
- 滤光片涂层：选择性透射、反射或阻挡特定波长区间。
- 耐用及环保保护涂层：保护窗户基材免受物理磨损和化学侵蚀。
- 金属及导电涂层：赋予电气功能或管理杂散光。
- 分光涂层：部分反射涂层（如50/50、70/30），用于分割光束。
- 偏振控制涂层：包括用于特定偏振的抗反射涂层（AR-P）或偏振分光器涂层。
- 相位延迟涂层：在窗户上集成波片结构。
MEMS 盖材料的选择至关重要，因为它必须保护精密的微结构免受环境危害（如湿气、颗粒），提供气密密封，并且对于光学设备通常需要具备透明性。材料选择取决于设备类型、封装方法以及性能要求。
主要使用的材料包括：
- 硅：为硅 MEMS 提供理想的热膨胀匹配，可通过晶圆级键合实现可靠的气密封装。
- 玻璃：具有优异的光学透明性和电气绝缘性能，常用于光学及精密器件中与硅进行阳极键合。
- 金属/合金：具备出色的机械屏蔽和优异的导热性能，是高可靠性和对 EMI 敏感应用的理想选择。
- 陶瓷：兼具良好的热管理和电气绝缘性能，常用于高频及高热需求的封装方案。
- 聚合物/塑料：通过模塑工艺，可为大批量消费类 MEMS 实现极低成本的非气密封装。
总之，MEMS 盖板材料是器件性能、可靠性和成本结构的核心要素。硅和玻璃在晶圆级和精密应用中占据主导地位，金属和陶瓷主要应用于高可靠性领域，而聚合物通常用于大批量消费市场。
更大的 MEMS 窗口为多芯片和宽场系统的集成、光学对准和性能带来了显著优势。然而，这也带来了严峻的挑战，包括会增加成本和风险的重大机械、密封和热管理问题。因此，基本的设计原则是将窗口尺寸严格限定在光学功能所必需的范围内。最终，是否采用更大的窗口，是在潜在集成优势与可靠性和复杂性显著增加所带来的代价之间进行权衡的结果。
在 LiDAR 中，MEMS 光窗作为坚固的光学级挡风玻璃使用。它们对精密的扫描镜进行气密封装，防护其免受潮湿、灰尘和振动等室外危害，同时为激光束提供无失真的光窗。这确保了长期的可靠性，并维持汽车与工业系统中精确距离传感所需的关键光束质量。
在全光交换（OCS）中，盖子相当于精密的光学保护。它为 MEMS 反射镜阵列构建了一个超稳定、无污染的腔体，以惰性气氛密封，防止性能漂移。盖子的光窗经过优化，可在电信波长下将信号损耗降至最低，确保核心数据中心和网络交换机所需的低插入损耗和数十年可靠性。
核心区别在于：LiDAR 光窗优先考虑环境适应能力（应对冲击、温度波动和恶劣天气），而 OCS 光窗则优先强调超稳定的精密度（在超过 20 年内保持完美的光学对准和信号纯度）。在这两种应用中，密封光窗不仅仅是被动的保护层，更是主动的关键部件，能够保护微光学元件，使这些系统在现实环境中具备可行性。
韦苏娅
销售经理