膜強(qiáng)度不良的產(chǎn)生原因:

① 基片與膜層的結(jié)合

一般情況,,在減反膜中,這是膜弱的主要原因,。由于基片表面在光學(xué)冷加工及清洗過程中不可避免地會有一些有害雜質(zhì)附著在表面上,,而基片的表面由于光學(xué)冷加工的作用,總有一些破壞層,,深入在破壞層的雜質(zhì)(如水汽,、油汽、清洗液,、擦拭液,、拋光粉等,其中水汽為主要),,很難以用一般的方法去除干凈,特別對于親水性好,,吸附力強(qiáng)的基片尤其如此,。當(dāng)膜料分子堆積在這些雜質(zhì)上時,就影響了膜層的附著,,也就影響了膜強(qiáng)度,。此外,如果基片的親水性差,、吸附力差,,對膜層的吸附也差,同樣會影響膜強(qiáng)度,。硝材化學(xué)穩(wěn)定性差,,基片在前加工過程中流轉(zhuǎn)過程中,表面已經(jīng)受到腐蝕,形成了腐蝕層或水解層(也許是局部的,、極薄的)。膜層鍍在腐蝕層或水解層上其吸附就差,,膜牢固度不良。基片表面有臟污,、油斑,、灰點(diǎn),、口水點(diǎn)等,,局部膜層附著不良,造成局部膜牢固度不良,。

改善對策:

  • 加強(qiáng)去油去污處理,如果是超聲波清洗,,應(yīng)重點(diǎn)考慮去油功能,并保證去油溶液的有效性,;若是手擦,,可考慮先用碳酸鈣粉擦拭后再清擦,。
  • 加強(qiáng)鍍前烘烤,條件許可,基片溫度能達(dá)到300℃以上更好,,恒溫20分鐘以上,盡可能使基片表面的水汽,、油汽揮發(fā),。*注意:溫度較高,基片吸附能力加大,,也容易吸附灰塵,。所以,真空室的潔凈度要提高,。否則基片在鍍前就有灰塵附著,,除產(chǎn)生其它不良外,對膜強(qiáng)度也有影響,。(真空中基片上水汽的化學(xué)解吸溫度在260℃以上),。但不是所有的零件都需要高溫烘烤,有的硝材溫度高了反而膜強(qiáng)度不高還會有色斑產(chǎn)生。這與應(yīng)力以及材料熱匹配有較大的關(guān)系,。
  • 有條件時,,機(jī)組安裝冷凝機(jī)(PLOYCOLD),除提高機(jī)組真空抽速外,,還可以幫助基片水汽,、油氣去除。
  • 提高蒸鍍真空度,,對于1米以上的鍍膜機(jī),,蒸鍍啟動真空應(yīng)高于3*10-3Pa,鍍膜機(jī)越大,,蒸鍍啟動真空更高,。
  • 有條件時,機(jī)組安裝離子源,,鍍前轟擊,,清潔基片表面,鍍膜過程輔助,,有利于膜層的密實(shí)牢固,。
  • 膜料的去潮,將待用膜料用培養(yǎng)皿盛放在真空室干燥,。
  • 保持工作環(huán)境的干燥(包括鏡片擦拭,、上傘工作區(qū)),清潔工作環(huán)境時不能帶入過多的水汽,。
  • 對于多層膜,,在膜系設(shè)計時,就要考慮第一層膜與基片的匹配,,盡可能考慮用Al2O3膜料,,該膜料對大部分基片有較好的吸附力。對于金屬膜,,也可考慮第一層鍍Cr或Cr合金,。Cr或Cr合金對基片也有較好的吸附力。
  • 采取研磨液(拋光液)復(fù)新去除鏡片表面的腐蝕層(水解層)
  • 有時候適當(dāng)降低蒸發(fā)速率對膜強(qiáng)度的提高有幫助,,對提高膜表面的光滑度有積極意義,。

② 膜層應(yīng)力

薄膜的成膜過程,是一個物質(zhì)形態(tài)的轉(zhuǎn)變過程,,不可避免地在成膜后的膜層中會有應(yīng)力存在,,對于多層膜來說有不同膜料的組合,各膜層體現(xiàn)出的應(yīng)力是有所不同的,,有的是張應(yīng)力,、有的是壓應(yīng)力,,還有膜層及基片的熱應(yīng)力。應(yīng)力的存在對膜強(qiáng)度是有害的,,輕者是膜層耐不住摩擦,,重者,造成膜層的龜裂或網(wǎng)狀細(xì)道子,。對于減反膜,,由于層數(shù)不多,應(yīng)力一般體現(xiàn)不明顯,,(但有些硝材的鏡片即便是減反膜也有應(yīng)力問題存在,。)而層數(shù)較多的高反膜、濾光膜,,應(yīng)力是一個常見的不良因素,,應(yīng)特別注意。

改善對策:

A. 鍍后烘烤,,最后一層膜鍍完后,,烘烤不要馬上停止,延續(xù) 10分鐘“回火”,。讓膜層結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定,。

  • 降溫時間適當(dāng)延長,退火時效,。減少由于真空室內(nèi)外溫差過大帶來的熱應(yīng)力,。
  • 對高反膜、濾光膜等在蒸鍍過程中,,基片溫度不宜過高,,高溫易產(chǎn)生熱應(yīng)力。并且對氧化鈦,、氧化鉭等膜料的光學(xué)穩(wěn)定性有負(fù)面作用。
  • 鍍膜過程離子輔助,,減少應(yīng)力,。
  • 選擇合適的膜系匹配,第一層膜料與基片的匹配,。(如五層減反膜采用Al2O3-ZrO2-Al2O3-Al2O3-ZrO2-MgF2;ZrO2也可以采用SV-5(一種ZrO2 TiO2混和膜料)或其他混合高折射率膜料,。
  • 適當(dāng)減小蒸發(fā)速率(Al2O3-2.5A/S;ZrO2-3A/S;MgF2-6A/S參考速率)

B. 對氧化物膜料全部充氧反應(yīng)鍍,根據(jù)不同膜料控制氧進(jìn)氣量,。

C. 外層膜表面硬度:減反膜一般外層選用MgF2,,該膜層剖面是較松散的柱狀結(jié)構(gòu),表面硬度不高,,容易擦拭出道子,。

改善對策:

  • 膜系設(shè)計允許時,外層加10nm左右的SiO2層,二氧化硅的表面光滑度優(yōu)于氟化鎂(但二氧化硅表面耐磨度,、硬度不如氟化鎂),。鍍后離子轟擊幾分鐘,牢固度效果會更好,。(但表面會變粗)
  • 鏡片出真空室后,,放置在較干燥潔凈的地方,防治快速吸潮,, 表面硬度降低,。

D. 其它造成膜強(qiáng)度不良的原因還有,真空度過低(在手動控制的機(jī)臺容易發(fā)生),、真空室臟,、基片加熱不到位。輔助氣體充入時,,膜料也在放氣致使真空度降低,,使分子自由程減少,膜層不牢,。所以輔助氣體的充入要考慮膜料的放氣,,鍍前對膜料充分預(yù)熔充分放氣,也可以避免由于蒸鍍中膜料放氣造成真空度過度下降,,從而影響膜強(qiáng)度,。

E. 脫膜這里的脫膜雖然也是膜弱的一種,但與前述的脫膜有一些區(qū)別,,主要特征為:點(diǎn)狀脫膜,、邊緣脫膜、局部脫膜,。主要原因是膜內(nèi)有臟或污染物所造成的,。改善方法:提高基片的潔凈度。

膜料點(diǎn)

膜料點(diǎn)不良也是鍍膜產(chǎn)品的一個常見問題,,在日企,、臺企把膜料點(diǎn)稱為“斑孔”顧名思義,膜料點(diǎn)就是蒸鍍中,,大顆粒膜料點(diǎn)隨著膜料蒸汽分子一起蒸鍍到了基片的表面,,在基片表面形成點(diǎn)狀的突起,有時是個別點(diǎn),,嚴(yán)重時是成片的細(xì)點(diǎn),,大顆粒點(diǎn)甚至可以打傷基片表面。各種膜料的蒸發(fā)特性是不一樣的,,特別是熔點(diǎn)溫度和蒸發(fā)溫度有很大差異,。熔點(diǎn)溫度大于蒸發(fā)溫度的材料,,由固態(tài)直接氣化蒸發(fā),是升華材料;熔點(diǎn)溫度小于蒸發(fā)溫度的材料,,由固態(tài)先化成液態(tài)爾后在轉(zhuǎn)換成氣態(tài)蒸發(fā),,是非升華材料;熔點(diǎn)溫度與蒸發(fā)溫度相當(dāng)?shù)牟牧希晒虘B(tài)到氣態(tài)蒸發(fā),,邊融化邊蒸發(fā),。是半升華材料。其中非升華材料最容易產(chǎn)生膜料點(diǎn),,因?yàn)橐簯B(tài)的膜料繼續(xù)加熱會沸騰,,沸騰中膜料中的氣泡溢出,飛濺膜料點(diǎn)的可能性加大,。有時在材料預(yù)熔時就有很大的飛濺,。膜料受潮,預(yù)熔或蒸鍍時水汽逸出,,也會造成飛濺產(chǎn)生,。

改善對策:

  • 選擇雜質(zhì)少的膜料
  • 對易飛濺的膜料選擇顆粒合適的膜料
  • 膜料在鍍前用網(wǎng)篩篩一下
  • 精心預(yù)熔,MgF2務(wù)必熔透一次蒸鍍所需膜料,,而Ta2O5 和TiO2必須徹底熔透,。
  • 用一把電子槍鍍制幾種膜料時,防治坩堝轉(zhuǎn)動中膜料參雜及擋板掉下 膜料渣造成膜料污染,。一旦發(fā)現(xiàn)坩堝膜料有污染,,應(yīng)立即更換。
  • 盡最大可能使蒸發(fā)舟,、坩堝干凈,。(勤打掃)。
  • 選擇合適的蒸發(fā)速率及速率曲線的平滑,。特別是非升華材料,,蒸發(fā)速率不宜高。
  • 膜料去潮,,將待用膜料用培養(yǎng)皿盛放在真空室干燥注意:有時膜層內(nèi)有一些細(xì)小的點(diǎn)子,,有可能不是膜料點(diǎn),而是灰塵點(diǎn),,處理的方法與膜料點(diǎn)不良是不同的,,應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分,,分別處理,。

膜色差異

膜色差異有二種(不包含色斑),一種是整罩上,、中,、下膜色不一致,,即分光測試曲線有差異;二是單片膜色不一致,。

原因分析:

  • 上中下膜色不一致稱為整傘(罩)均勻性不好,,也稱有傘差。主要產(chǎn)生原因是均勻性修正板(補(bǔ)正板)有問題,。
  • 傘片變形,。也是膜色不勻的原因之一,特別是使用了較久的傘片,,以往是均勻的,,慢慢變得不均勻了,傘片變形就可能是主要原因了,。
  • 膜料狀況的不一致,,特別是升華和半升華膜料被打偏,挖坑等也會嚴(yán)重影響整罩和單片的均勻性,。特別是有大量手工預(yù)熔時,,各人的操作手法不一,得到的料況也會不一,。改善思路:充分采用修正板的功能,。

改善對策:

  • 調(diào)整修正板,盡量考慮高低折射率膜料的平衡兼容,,如果有二個蒸發(fā)源,,可能的條件下,獨(dú)立使用各自的修正板,,避免干擾,。
  • 條件許可,采用行星夾具,。
  • 傘片整形,,對傘片整形可以先加工一個R基模(選擇強(qiáng)度較高的原材料),在基模上對傘片整形,。為防止減少傘片變形,,在傘片訂購時對傘片的厚度、原材料選擇要合適,。
  • 加強(qiáng)傘片管理,,特別是擺放時的管理,防止因擺放不當(dāng)而變形,。
  • 改善膜料狀況,,特別是電子槍蒸鍍升華、半升華材料時,,不能把膜料打塌,,挖坑,。
  • 能夠自動預(yù)熔的膜料,盡量自動預(yù)熔,,減少人為因素影響,。
  • 修正板對物理膜厚的修正很有效,但對折射率的修正是力不從心的,,所以完全靠修正板解決分光均勻性,,是很困難的。
  • 如果一個修正板要對應(yīng)二把電子槍(蒸發(fā)源),、以及多種膜料,,就會有較大的困難。

對于單片膜色不均勻產(chǎn)生的原因:

主要是由于基片凹凸嚴(yán)重,,與傘片曲率差異較大,,基片上部、或下部法線與蒸發(fā)源構(gòu)成的蒸發(fā)角差異較大,。造成一片鏡片上各部位接受膜料的條件差異大,,形成的膜厚差異大。另外鏡片被鏡圈(碟片)邊緣部遮擋,、鏡圈(碟片)臟在蒸鍍時污染鏡片等等也會造成膜色差異問題,。改善思路:改善鏡片邊緣的蒸發(fā)角。

改善對策:

  • 條件許可,,用行星夾具,;
  • 選用傘片平坦(R大)的機(jī)臺;
  • 根據(jù)傘片孔位分布,,基片形狀,,制作專門的鋸齒形修正板;
  • 如果有可能,,把蒸發(fā)源往真空室中間移動,,也可改善單片的膜色均勻性;
  • 改善鏡圈(碟片),,防止遮擋,;
  • 注意旋轉(zhuǎn)傘架的相應(yīng)部位對邊緣鏡片的部分遮擋㈦ 清潔鏡圈(碟片)㈧ 改善膜料蒸發(fā)狀況。

膜臟

顧名思義,,膜層有臟,。一般的膜臟發(fā)生在膜內(nèi)或膜外。臟可以包括:灰塵點(diǎn),、白霧,、油斑、指紋印、口水點(diǎn)等,。(灰塵點(diǎn)和白霧單列)改善思路:檢討過程,杜絕臟污染,。

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