有些基底本身的化学特性较差,如H-ZK9,耐潮、耐酸性能很弱,在前加工过程中不可避免的会与水接触,会与潮湿空气接触,形成腐蚀,如果前加工与镀膜的周期长(超过5小时)就容易产生膜内色斑,如果是反射膜、红外截至膜,这种色斑就会非常明显,还有可能刚镀完是良品,若干天后还会有色斑显出而成为不良品。
3.研磨抛光工程在镜片表面完工后没有及时将表面处理干净,残留的抛光粉、液等干结在镜片表面,对镜片产生腐蚀或污染。这种腐蚀或污染不能用洗净或擦拭的方法祛除,镀膜后显现的就是色斑。
4. 研磨抛光所用抛光液的PH值匹配没有受控,影响镜片在研磨加工到镀膜加工之间的化学稳定。膜层和膜外色斑产生来源
1.镀膜后,膜层的空隙中渗透了难以消除的杂质,改变了局部膜层的折射率,从而膜外形成色斑。
2.镀膜过程中,有些高折射率基片的温度过高,造成局部膜层(也有可能是膜层和基片的结合部)折射率变异。也会造成膜层色斑产生。
3.膜系匹配中,有的膜层太薄,结晶处于不稳定状态,也可能产生膜层色斑。
4.膜系的膜料选择与基片材料的匹配不好,也是膜层色般的产生原因之一。
5.机组的微量返油,在镜片或膜层中形成局部的极薄的油斑,也是膜层色斑的产生原因,此类色斑处的膜强度一般较差些。膜内色斑改善对策:
一、 加快研磨(抛光)到镀膜的周期,减少镜片被污染腐蚀的几率,注意:是镜片的全部抛光面。
二、 抛光加工中,注意对另一已抛好光的面保护
三、 注意抛光加工中的工装、夹具、加工方法,以免造成对镜片表面局部腐蚀伤害。
四、 抛光加工完成的光面,必须立即清洁干净,不能有抛光粉或其他杂质附着干结。五、 控制研磨抛光液的PH值。
六、 镀膜前,用抛光粉(氧化铈、氧化铁)或碳酸钙粉(用甘油或水调和)对镜片抛光面复新。并尽快清洁干净。
七、 加强镀前的离子轰击
八、 对于可见光区减反膜,在满足技术要求的前提下设计制作成单峰形,反射色呈淡绿色,掩盖色斑
九、 对于化学性能较好的镜片,在清洗前先用退膜液或稀酸液浸泡去除腐蚀斑。
十、 选择合适的膜层匹配对色斑改善也有帮助。
十一、 提高基片镀制时的温度,加快水汽的彻底挥发。(但可能会有 膜层色斑产生,要根据具体情况分析对策。)
十二、 第一层镀上Al2O3膜层一般会有好的改善效果。
膜层、膜外色斑改善对策:
一、 对减反膜,设计条件许可时,外层加以SiO2层,10nm左右即可(一般的外层膜是MgF2)。使外层趋于光滑、致密,减少有害物质的侵蚀。(如果镀后离子轰击SiO2层会粗糙。)二、 适当降低蒸镀速率(在一定范围内)提高膜层光滑度,减少吸附。
三、 镜片在出罩后,待冷却后再下伞和擦拭。
四、 镜片在出罩后,放置在洁净干燥的场合待冷却。减少污染可能。
五、 用碳酸钙粉,轻擦去除外层附着物。六、 改善工作环境的湿度、温差。
七、 改善充气口附近的环境,使充入的大气干燥、洁净。八、 工作人员的个人卫生(口罩、服装、手套、指套等)改善。
九、 检讨真空室返油状况,防止返油。十、 适当降低基片温度;(不能影响膜强度)
十一、 改善膜系,取消太薄的膜层,根据硝材特性,选择合适的膜层材料。六、光谱特性
光学薄膜产品中,光谱特性不良(分光不良)是一个常见问题,光谱特性不良是指分光反射(透射)曲线不满足零件产品技术要求,是功能性的不良,生产制造中必须严格监控。
造成光谱特性不良产生的原因有很多,主要的有:
1. 膜系设计:设计时的膜厚、折射率允差太小,试制时的分光曲线在技 术要求的边缘,制造中稍有偏差就导致分光不良。2. 设计的膜料折射率与实际的折射率有差异,或发生了变异。
3. 实镀的中心波长(膜厚)与希望达到的中心波长(膜厚)有差异,或发生了变异。(tooling值(也有叫F值)有偏差)4. 制造中出了差错:如膜料用错、程序用错、预熔时没关挡板等
5. 工艺条件改变:真空度、充氧量、加热温度、蒸发速率、基片旋转速度、离子辅助条件等。
6. 材料变更,如不同厂家生产的同种光学材料(基片材料和膜料)在光学性能化学性能有所不同(有时同厂家不同生产批次也有不同),生产过程中(特别是大批量生产)材料突然变更(未作论证),就可能造成分光不良。
7. 用于测试分光的比较片表面特性变异,造成分光测试不良(也许镜片的分光是OK的,可以比较二者的反射膜色)。这也许是容易忽视的一个问题,又是一个常见的问题,特别是高折射率的测试比较片表面形成一层腐蚀层,相当于有了一层减反膜(很薄),膜层不是堆积在基片上,而是堆积在腐蚀层上,于是比较片上的分光就会不准确、不稳定。往往比较片加工存放的时间远大于基片,存放的环境不如镜片,问题就会更严重。8. 机组工艺稳定性差。(抽速不温、机组震动大、测试片或晶片抖动、旋转不温、伞片变形、温度测量误差大、加热功率不稳等等)
9. 如果使用晶振控制膜厚的,晶振片的品质、晶振片的使用寿命、活性值的变化。同一片晶振片,开始使用的敏感度与使用了一段时间(如6层减反膜镀了3罩)敏感度有一些差异,也会带来整体曲线的偏移。
10. 晶控探头的水冷差,造成晶控不稳定、不可靠,膜厚控制不准确。
11. 刚镀制完成的测试与放置一段时间后的测试,分光特性会有差异。
12. 有些膜料的折射率在成膜后还会有变化(与成膜条件、膜层匹配有关),会造成光谱特性的变化。
13. 镜片折射率变异,有些基片材料,在经过超声波清洗后表面形成一极薄的低折射率层,对分光特性、膜色也有影响14. 采用光控时(非自动控制),光量值设置的不合适,或因为膜料折射率变化使得设置的光量值有了偏差,带来分光特性的偏差或不稳定。
15. 光控中的监控片本身有了腐蚀层,影响了光控的走值。16. 光控中的光信号不稳定(电压波动、接触不良、电子元器件问题等)影响精度和稳定性。
17. 光控中,有的膜层比较薄(特别是第一层比较薄时)不到一个峰值,带来光控的不准确性。18. 非自动控制的光控,人为判断时误差。改善对策:
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