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光學鍍膜産品常見不良分析、改善對策

時間:2018-06-06

 一、膜強度
膜強度是鏡片鍍膜的一項重要指标,也是鍍膜工序最常見的不良項。
膜強度的不良(膜弱)主要表現為:
① 擦拭或用專用膠帶拉撕,産生成片脫落;
② 擦拭或用專用膠帶拉撕,産生點狀脫落;
③ 水煮15分鐘後用專用膠帶拉撕産生點狀或片狀脫落;
④ 用專用橡皮頭、1Kg力摩擦40次,有道子産生;
⑤ 膜層擦拭或未擦拭出現龜裂紋、網狀細道子。
改善思路:基片與膜層的結合是首要考慮的,其次是膜表面硬度光滑度以及膜應力。
膜強度不良的産生原因及對策:
① 基片與膜層的結合。
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冷加工及清洗過程中不可避免地會有一些有害雜質附着在表面上,而基片的表面由于光學冷加工的作用,總有一些破壞層,深入在破壞層的雜質(如水汽、油汽、清洗液、擦拭液、抛光粉等,其中水汽為主要),很難以用一般的方法去除幹淨,特别對于親水性好,吸附力強的基片尤其如此。當膜料分子堆積在這些雜質上時,就影響了膜層的附着,也就影響了膜強度。
此外,如果基片的親水性差、吸附力差,對膜層的吸附也差,同樣會影響膜強度。
硝材化學穩定性差,基片在前加工過程中流轉過程中,表面已經受到腐蝕,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。
基片表面有髒污、油斑、灰點、口水點等,局部膜層附着不良,造成局部膜牢固度不良。
改善對策:
㈠ 加強去油去污處理,如果是超聲波清洗,應重點考慮去油功能,并保證去油溶液的有效性;如若是手擦,可考慮先用碳酸鈣粉擦拭後再清擦。
㈡ 加強鍍前烘烤,條件許可,基片溫度能達到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。*注意:溫度較高,基片吸附能力加大,也容易吸附灰塵。所以,真空室的潔淨度要提高。否則基片在鍍前就有灰塵附着,除産生其它不良外,對膜強度也有影響。(真空中基片上水汽的化學解吸溫度在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度不高還會有色斑産生。這與應力以及材料熱匹配有較大的關系。
㈢ 有條件時,機組安裝冷凝機(PLOYCOLD),除提高機組真空抽速外,還可以幫助基片水汽、油氣去除。
㈣ 提高蒸鍍真空度,對于1米以上的鍍膜機,蒸鍍啟動真空應高于3*10-3Pa,鍍膜機越大,蒸鍍啟動真空更高。
㈤ 有條件時,機組安裝離子源,鍍前轟擊,清潔基片表面,鍍膜過程輔助,有利于膜層的密實牢固。
㈥ 膜料的去潮,将待用膜料用培養皿盛放在真空室幹燥。
㈦ 保持工作環境的幹燥(包括鏡片擦拭、上傘工作區),清潔工作環境時不能帶入過多的水汽。
㈧ 對于多層膜,在膜系設計時,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。
㈨ 采取研磨液(抛光液)複新去除鏡片表面的腐蝕層(水解層)
㈩ 有時候适當降低蒸發速率對膜強度的提高有幫助,對提高膜表面的光滑度有積極意義。
②膜層應力:
薄膜的成膜過程,是一個物質形态的轉變過程,不可避免地在成膜後的膜層中會有應力存在,對于多層膜來說有不同膜料的組合,各膜層體現出的應力是有所不同的,有的是張應力、有的是壓應力,還有膜層及基片的熱應力。
應力的存在對膜強度是有害的,輕者是膜層耐不住摩擦,重者,造成膜層的龜裂或網狀細道子。
對于減反膜,由于層數不多,應力一般體現不明顯,(但有些硝材的鏡片即便是減反膜也有應力問題存在。)而層數較多的高反膜、濾光膜,應力是一個常見的不良因素,應特别注意。
改善對策:
㈠ 鍍後烘烤,最後一層膜鍍完後,烘烤不要馬上停止,延續10分鐘“回火”。讓膜層結構趨于穩定。
㈡ 降溫時間适當延長,退火時效。減少由于真空室内外溫差過大帶來的熱應力。
㈢ 對高反膜、濾光膜等在蒸鍍過程中,基片溫度不宜過高,高溫易産生熱應力。并且對氧化钛、氧化钽等膜料的光學穩定性有負面作用。
㈢ 鍍膜過程離子輔助,減少應力。
㈣ 選擇合适的膜系匹配,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。。
㈤ 适當減小蒸發速率(Al2O3-2.5A/S;ZrO2-3A/S;MgF2-6A/S參考速率)
㈥ 對氧化物膜料全部充氧反應鍍,根據不同膜料控制氧進氣量。
③ 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構,表面硬度不高,容易擦拭出道子。
改善對策:
㈠ 膜系設計允許時,外層加10nm左右的SiO2層,二氧化矽的表面光滑度優于氟化鎂(但二氧化矽表面耐磨度、硬度不如氟化鎂)。鍍後離子轟擊幾分鐘,牢固度效果會更好。(但表面會變粗)
㈡ 鏡片出真空室後,放置在較幹燥潔淨的地方,防治快速吸潮, 表面硬度降低。
④ 其它
造成膜強度不良的原因還有,真空度過低(在手動控制的機台容易發生)、真空室髒、基片加熱不到位。
輔助氣體充入時,膜料也在放氣緻使真空度降低,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,從而影響膜強度。
⑤ 脫膜
這裡的脫膜雖然也是膜弱的一種,但與前述的脫膜有一些區别,主要特征為:點狀脫膜、邊緣脫膜、局部脫膜。
主要原因使膜内有髒或污染物所造成的。
改善方法:提高基片的潔淨度。


二、膜料點
膜料點不良也是鍍膜産品的一個常見問題,在日企、台企把膜料點稱為“斑孔”
顧名思義,膜料點就是蒸鍍中,大顆粒膜料點随着膜料蒸汽分子一起蒸鍍到了基片的表面,在基片表面形成點狀的突起,有時是個别點,嚴重時是成片的細點,大顆粒點甚至可以打傷基片表面。
各種膜料的蒸發特性是不一樣的,特别是熔點溫度和蒸發溫度有很大差異
熔點溫度大于蒸發溫度的材料,由固态直接氣化蒸發,是升華材料;
熔點溫度小于蒸發溫度的材料,由固态先化成液态爾後在轉換成氣态蒸發,是非升華材料;
熔點溫度與蒸發溫度相當的材料,由固态到氣态蒸發,邊融化邊蒸發。是半升華材料。
其中非升華材料最容易産生膜料點,因為液态的膜料繼續加熱會沸騰,沸騰中膜料中的氣泡溢出,飛濺膜料點的可能性加大。有時在材料預熔時就有很大的飛濺。
膜料受潮,預熔或蒸鍍時水汽逸出,也會造成飛濺産生。
下表是幾種常用膜料的升華特性

材料名稱 熔點溫度 蒸發溫度 飛濺可能 備注
ZnS 1900 1100 極小  
SiO2 1700 1600 很小  
Al2O3 2020 2100  
ZrO2 2715 2700  
TiO2 1850 2000  
Ta2O5 1800 2100 較大  
MgF2 1266 1540  

膜料不純、膜料參雜,即膜料中有了熔點溫度、蒸發溫度不一緻的材料,這也是膜料點産生的原因。
改善思路:選用好的膜料、充分預溶、控制速率。
改善對策:
㈠ 選擇雜質少的膜料
㈡ 對易飛濺的膜料選擇顆粒合适的膜料
㈢ 膜料在鍍前用網篩篩一下
㈣ 精心預熔,MgF2務必熔透一次蒸鍍所需膜料,而Ta2O5 和TiO2必須徹底熔透。
㈤ 用一把電子槍鍍制幾種膜料時,防治坩埚轉動中膜料參雜及擋闆掉下 膜料渣造成膜料污染。一旦發現坩埚膜料有污染,應立即更換。
㈥ 盡最大可能使蒸發舟、坩埚幹淨。(勤打掃)。
㈦ 選擇合适的蒸發速率及速率曲線的平滑。特别是非升華材料,蒸發速率不宜高。
㈧ 膜料去潮,将待用膜料用培養皿盛放在真空室幹燥
注意:有時膜層内有一些細小的點子,有可能不是膜料點,而是灰塵點,處理的方法與膜料點不良是不同的,應嚴格區分,分别處理。

三、膜色差異
膜色差異有二種(不包含色斑),一種是整罩上、中、下膜色不一緻,即分光測試曲線有差異;二是單片膜色不一緻。
1.上中下膜色不一緻稱為整傘(罩)均勻性不好,也稱有傘差。主要産生原因是均勻性修正闆(補正闆)有問題。
2.傘片變形。也是膜色不勻的原因之一,特别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。
3.膜料狀況的不一緻,特别是升華和半升華膜料被打偏,挖坑等也會嚴重影響整罩和單片的均勻性。特别是有大量手工預熔時,各人的操作手法不一,得到的料況也會不一。
改善思路:充分采用修正闆的功能。
改善對策:
㈠ 調整修正闆,盡量考慮高低折射率膜料的平衡兼容,如果有二個蒸發源,可能的條件下,獨立使用各自的修正闆,避免幹擾。
㈡ 條件許可,采用行星夾具。
㈢ 傘片整形,對傘片整形可以先加工一個R基模(選擇強度較高的原材料),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、原材料選擇要合适。
㈣ 加強傘片管理,特别是擺放時的管理,防止因擺放不當而變形。
㈤ 改善膜料狀況,特别是電子槍蒸鍍升華、半升華材料時,不能把膜料打塌,挖坑。
㈥ 能夠自動預熔的膜料,盡量自動預熔,減少人為因素影響。
▲ 修正闆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,所以完全靠修正闆解決分光均勻性,是很困難的。
▲ 如果一個修正闆要對應二把電子槍(蒸發源)、以及多種膜料,就會有較大的困難。
對于單片膜色不均勻産生的原因:
主要是由于基片凹凸嚴重,與傘片曲率差異較大,基片上部、或下部法線與蒸發源構成的蒸發角差異較大。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)髒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角。
改善對策:
㈠ 條件許可,用行星夾具;
㈡ 選用傘片平坦(R大)的機台;
㈢ 根據傘片孔位分布,基片形狀,制作專門的鋸齒形修正闆。
㈣ 如果有可能,把蒸發源往真空室中間移動,也可改善單片的膜色均勻性。
㈤ 改善鏡圈(碟片),防止遮擋。
㈥ 注意旋轉傘架的相應部位對邊緣鏡片的部分遮擋
㈦ 清潔鏡圈(碟片)
㈧ 改善膜料蒸發狀況。


四、膜髒(也稱白壓克)
顧名思義,膜層有髒。一般的膜髒發生在膜内或膜外。髒可以包括:灰塵點、白霧、油斑、指紋印、口水點等。(灰塵點和白霧單列)
改善思路:檢讨過程,杜絕髒污染。
改善對策:
㈠ 送交洗淨或擦拭的鏡片不要有過多的不良附着物;
㈡ 加強鍍前鏡片的洗淨率或擦淨率;
㈢ 改善上傘後待鍍鏡片的擺放環境,防治污染;
㈣ 養成上傘作業員的良好習慣,防治鏡片污染(指紋印、口水點及其它);
㈦ 加快真空室護闆更換周期;
㈧ 充氣管道清潔,防治氣體充入時污染;
㈨ 初始排氣防渦流(湍流),初始充氣防過沖;
㈩ 鏡片擺放環境和搬運過程中避免油污、水汽(磨邊、超聲波清洗)污染。
(十一) 工作環境改造成潔淨車間
(十二) 将鍍膜機作業面闆和主機隔開,減少主機産生的有害物質污染鏡片。
1、灰點髒
現象:鏡片膜層表面或内部有一些點子(不是膜料點)有些可以擦除,有的不能擦除。并且會有點狀脫膜産生。
産生原因:
1、真空室髒,在開始抽真空時的空氣渦流将真空室底闆、護闆的髒灰帶到鏡片上,形成灰點層。(膜内,不能擦除,會有點狀脫膜)
2、鏡圈或碟片髒,有浮點灰塵,在離子束作用下附着到了鏡片上形成灰點層。(膜内,不能擦除,會有點狀脫膜)
3、鏡片上傘時就有灰塵點,上傘時沒有檢查挑選。(膜内,不能擦除,會有點狀脫膜)
4、鍍制完成後的環境污染是膜外灰點的主要成因,特别是當鏡片熱的時候,更容易吸附灰塵,而且難以擦除。(膜外)
5、真空室充氣口環境髒、開始充氣量過大、充氣過濾器髒,充氣時鏡片溫度過高也是造成鏡片膜外灰塵點不良的原因。(膜外)
6、作業員人為帶來的灰塵污染(膜内膜外)
7、工作環境中灰塵過多
改善思路:杜絕灰塵源
改善對策:
㈠ 工作環境改造潔淨車間,嚴格按潔淨車間規範實施。
㈡盡可能做好環境衛生。盡量利用潔淨工作台。
㈢真空室周期打掃,保持清潔。
2、膜外白霧
現象:鍍膜完成後,表面有一些淡淡的白霧,用丙酮或混合液擦拭,會有越擦越嚴重的現象。用氧化铈粉擦拭,可以擦掉或減輕,(又稱:可擦拭壓克)
分析:膜外白霧的成因較為複雜,可能的成因有:
① 膜結構問題:外層膜的柱狀結構松散,外層膜太粗糙;
② 蒸發角過大,膜結構粗糙。
③ 溫差:鏡片出罩時内外溫差過大
④ 潮氣;鏡片出罩後擺放環境的潮氣
⑤ 真空室内POLYCOLD解凍時水汽過重
⑥ 蒸鍍中充氧不完全,膜結構不均勻
⑦ 膜與膜之間的應力
改善思路:膜外白霧成因很多,但各有些特征,盡量對症下藥。主要思路,一是把膜做的緻密光滑些不容易吸附,二是改善環境減少吸附的對象。
改善對策:
㈠ 改善膜系,外層加二氧化矽,使膜表面光滑,不易吸附。改善鏡片出罩時的環境(幹燥、清潔)
㈡ 降低出罩時的鏡片溫度(延長在真空室的冷卻時間)減少溫差、降低應力。
㈢ 改善充氧(加大),改善膜結構。
㈣ 适當降低蒸發速率,改善柱狀結構
㈤ 離子輔助鍍膜,改善膜結構
㈥ 加上polycold解凍時的小充氣閥(其功能是及時帶走水汽)
㈦ 從蒸發源和夾具上想辦法改善蒸發角。
㈧ 改善基片表面粗糙度。
㈨ 注意polycold解凍時的真空度。
3、膜内白霧
白霧形成在膜内,無法用擦拭方法祛除。
可能的成因:
① 基片髒,附着前工程的殘留物
② 鏡片表面腐蝕污染
③ 膜料與膜料之間、膜料與基片之間的匹配。
④ 氧化物充氧不夠。
⑤ 第一層氧化锆膜料,可能對某些基片産生白暈現象
⑥ 基片進罩前(洗淨後)受潮氣污染
⑦ 洗淨或擦拭不良,洗淨痕迹、擦拭痕迹
⑧ 真空室髒、水氣過重
⑨ 環境濕度大
改善思路:基片本身的問題可能是主要的,鍍膜是盡量彌補,鍍膜本身最大的可能是膜料匹配問題。
改善對策:
㈠改進膜系,第一層不用氧化锆。
㈡盡量減少真空室開門時間,罩與罩之間在最短的時間内做好真空室的清潔、鍍膜準備工作。
㈢真空室在更換護闆、清潔後,最好能空罩抽真空烘烤一下,更換的護闆等真空室部件必須幹燥、幹淨。
㈣改善環境
㈤妥善保護進罩前在傘片上的鏡片,免受污染。
㈥改善洗淨、擦拭效果。
㈦改善膜匹配(考慮第一層用Al2O3)
㈧改善膜充氧和蒸發速率(降低)
㈨加快前工程的流程。前工程對已加工光面的保護加強。
㈩抛光加工完成的光面,必須立即清潔幹淨,不能有抛光粉或其他雜質附着幹結。


五、色斑
色斑(也稱膜色壓克、燒蝕)是指鏡片上的膜色局部變異(一般不規則)。有膜内色斑(含膜層色斑)和膜外色斑二種。
有時會出現規則的局部區域(如凹鏡片的中心或環狀區域等)膜色變異。
色斑産生的原因:
局部折射率變異:所謂膜色是薄膜光譜特性的反映,薄膜光譜分光特性的設計和達成是建立在一定折射率基片的基礎上,如果基片局部折射率改變,那麼所鍍的膜層在局部的光譜分光特性也有變化。局部點的膜色就會有變異,形成膜内色斑的。
鍍膜中和鍍膜後由于種種原因,使得膜層的局部折射率變異,形成膜層或膜外色斑。
膜外色斑一般較淺,可以用抛光粉或碳酸鈣分擦掉,如果是中間層或底層膜層局部折射率變異的膜層色斑,就不能用抛光粉或碳酸鈣粉擦拭去掉了。
分辨膜内膜層和膜外色斑的一個有效手段是用抛光粉或碳酸鈣粉擦拭。
膜内、膜層、膜外色斑的處理對策是不同的。
膜内色斑産生來源:
基片上局部折射率改變大都是由于基片局部被腐蝕造成的。腐蝕層一般形成一層極薄的低折射率層。
1.前道加工過程中工裝夾具、加工方法帶來的。
這個局部可能大,也可能小,還可能大部,由此可能會有大小不等的色斑。這種色斑有一個特征,色斑的形狀規則、部位一緻、界線分明。
2.周轉、運輸、庫存産生。
有些基底本身的化學特性較差,如H-ZK9,耐潮、耐酸性能很弱,在前加工過程中不可避免的會與水接觸,會與潮濕空氣接觸,形成腐蝕,如果前加工與鍍膜的周期長(超過5小時)就容易産生膜内色斑,如果是反射膜、紅外截至膜,這種色斑就會非常明顯,還有可能剛鍍完是良品,若幹天後還會有色斑顯出而成為不良品。
3.研磨抛光工程在鏡片表面完工後沒有及時将表面處理幹淨,殘留的抛光粉、液等幹結在鏡片表面,對鏡片産生腐蝕或污染。這種腐蝕或污染不能用洗淨或擦拭的方法祛除,鍍膜後顯現的就是色斑。
4.研磨抛光所用抛光液的PH值匹配沒有受控,影響鏡片在研磨加工到鍍膜加工之間的化學穩定。
膜層和膜外色斑産生來源
1.鍍膜後,膜層的空隙中滲透了難以消除的雜質,改變了局部膜層的折射率,從而膜外形成色斑。
2.鍍膜過程中,有些高折射率基片的溫度過高,造成局部膜層(也有可能是膜層和基片的結合部)折射率變異。也會造成膜層色斑産生。
3.膜系匹配中,有的膜層太薄,結晶處于不穩定狀态,也可能産生膜層色斑。
4.膜系的膜料選擇與基片材料的匹配不好,也是膜層色般的産生原因之一。
5.機組的微量返油,在鏡片或膜層中形成局部的極薄的油斑,也是膜層色斑的産生原因,此類色斑處的膜強度一般較差些。
膜内色斑改善對策:
一、 加快研磨(抛光)到鍍膜的周期,減少鏡片被污染腐蝕的幾率,注意:是鏡片的全部抛光面。
二、 抛光加工中,注意對另一已抛好光的面保護
三、 注意抛光加工中的工裝、夾具、加工方法,以免造成對鏡片表面局部腐蝕傷害。
四、 抛光加工完成的光面,必須立即清潔幹淨,不能有抛光粉或其他雜質附着幹結。
五、 控制研磨抛光液的PH值。
六、 鍍膜前,用抛光粉(氧化铈、氧化鐵)或碳酸鈣粉(用甘油或水調和)對鏡片抛光面複新。并盡快清潔幹淨。
七、 加強鍍前的離子轟擊
八、 對于可見光區減反膜,在滿足技術要求的前提下設計制作成單峰形,反射色呈淡綠色,掩蓋色斑
九、 對于化學性能較好的鏡片,在清洗前先用退膜液或稀酸液浸泡去除腐蝕斑。
十、 選擇合适的膜層匹配對色斑改善也有幫助。
十一、 提高基片鍍制時的溫度,加快水汽的徹底揮發。(但可能會有 膜層色斑産生,要根據具體情況分析對策。)
十二、 第一層鍍上Al2O3膜層一般會有好的改善效果。
膜層、膜外色斑改善對策:
一、 對減反膜,設計條件許可時,外層加以SiO2層,10nm左右即可(一般的外層膜是MgF2)。使外層趨于光滑、緻密,減少有害物質的侵蝕。(如果鍍後離子轟擊SiO2層會粗糙。)
二、 适當降低蒸鍍速率(在一定範圍内)提高膜層光滑度,減少吸附。
三、 鏡片在出罩後,待冷卻後再下傘和擦拭。
四、 鏡片在出罩後,放置在潔淨幹燥的場合待冷卻。減少污染可能。
五、 用碳酸鈣粉,輕擦去除外層附着物。
六、 改善工作環境的濕度、溫差。
七、 改善充氣口附近的環境,使充入的大氣幹燥、潔淨。
八、 工作人員的個人衛生(口罩、服裝、手套、指套等)改善。
九、 檢讨真空室返油狀況,防止返油。
十、 适當降低基片溫度;(不能影響膜強度)
十一、 改善膜系,取消太薄的膜層,根據硝材特性,選擇合适的膜層材料。


六、光譜特性
光學薄膜産品中,光譜特性不良(分光不良)是一個常見問題,光譜特性不良是指分光反射(透射)曲線不滿足零件産品技術要求,是功能性的不良,生産制造中必須嚴格監控。
造成光譜特性不良産生的原因有很多,主要的有:
1. 膜系設計:設計時的膜厚、折射率允差太小,試制時的分光曲線在技術要求的邊緣,制造中稍有偏差就導緻分光不良。
2. 設計的膜料折射率與實際的折射率有差異,或發生了變異。
3. 實鍍的中心波長(膜厚)與希望達到的中心波長(膜厚)有差異,或發生了變異。(tooling值(也有叫F值)有偏差)
4. 制造中出了差錯:如膜料用錯、程序用錯、預熔時沒關擋闆等
5. 工藝條件改變:真空度、充氧量、加熱溫度、蒸發速率、基片旋轉速度、離子輔助條件等。
6. 材料變更,如不同廠家生産的同種光學材料(基片材料和膜料)在光學性能化學性能有所不同(有時同廠家不同生産批次也有不同),生産過程中(特别是大批量生産)材料突然變更(未作論證),就可能造成分光不良。
7. 用于測試分光的比較片表面特性變異,造成分光測試不良(也許鏡片的分光是OK的,可以比較二者的反射膜色)。這也許是容易忽視的一個問題,又是一個常見的問題,特别是高折射率的測試比較片表面形成一層腐蝕層,相當于有了一層減反膜(很薄),膜層不是堆積在基片上,而是堆積在腐蝕層上,于是比較片上的分光就會不準确、不穩定。往往比較片加工存放的時間遠大于基片,存放的環境不如鏡片,問題就會更嚴重。
8. 機組工藝穩定性差。(抽速不溫、機組震動大、測試片或晶片抖動、旋轉不溫、傘片變形、溫度測量誤差大、加熱功率不穩等等)
9. 如果使用晶振控制膜厚的,晶振片的品質、晶振片的使用壽命、活性值的變化。同一片晶振片,開始使用的敏感度與使用了一段時間(如6層減反膜鍍了3罩)敏感度有一些差異,也會帶來整體曲線的偏移。
10. 晶控探頭的水冷差,造成晶控不穩定、不可靠,膜厚控制不準确。
11. 剛鍍制完成的測試與放置一段時間後的測試,分光特性會有差異。
12. 有些膜料的折射率在成膜後還會有變化(與成膜條件、膜層匹配有關),會造成光譜特性的變化。
13. 鏡片折射率變異,有些基片材料,在經過超聲波清洗後表面形成一極薄的低折射率層,對分光特性、膜色也有影響
14. 采用光控時(非自動控制),光量值設置的不合适,或因為膜料折射率變化使得設置的光量值有了偏差,帶來分光特性的偏差或不穩定。
15. 光控中的監控片本身有了腐蝕層,影響了光控的走值。
16. 光控中的光信号不穩定(電壓波動、接觸不良、電子元器件問題等)影響精度和穩定性。
17. 光控中,有的膜層比較薄(特别是第一層比較薄時)不到一個峰值,帶來光控的不準确性。
18. 非自動控制的光控,人為判斷時誤差。
改善對策:
一、 設計膜系:
●膜系設計中選用膜料的折射率應與使用膜料使用機台吻合;
●膜系設計盡量考慮厚度與折射率允差(各層的厚度及折射率允許偏差1%-2%),特别是敏感層,要有一定的允差(1%)
●控制厚度與實際測試厚度的“tooling”值,要準确,并經常确認調整。
●設計的技術要求必須高于圖紙提出的技術要求。
●設計時考慮基片變異層折射率變化帶來的影響。
●設計時考慮膜料的折射率變化及膜料之間、膜料與基片之間的匹配。
二、 工作現場所用膜料、芯片、硝材生産廠家、型号一旦确認不要經常變更,必須變更的應該多次确認。
三、 杜絕、避免作業過失的發生,
四、 加強每罩鏡片的分光測試監控,設置警戒分光曲線,及時調整膜系。
五、 測試比較片管理加強,确保進罩鍍膜的測試比較片表面無污染、新鮮、外觀達到規定要求。在使用前,對比較片作一次測試,測定其反射率(僅測一個波長點就可以)測定值與理論之比較,一般測定值小于理論值(腐蝕層影響),如果二值之間差異較大(比如大于1%)就應該考慮對比較片再複新、或更換。
六、 鏡片的分光測試要在基片完全冷卻後進行。
七、 掌握晶控片敏感度變化規律,及時修正控制數據。晶控片在新的時候與使用了若幹罩後的敏感度是不完全一樣的,芯片的聲阻抗值會有微小變化。有些晶控儀(如IC5)可以設置自動修正,而大部分晶控儀沒有自動修正聲阻抗值的功能。掌握了晶片敏感度的規律,可以在膜厚設置上矯正。
八、 改善晶控探頭的冷卻效果,晶片在溫度大于50℃時,測量誤差較大。
九、 采用離子輔助鍍膜的工藝,可以提高成膜分光特性的穩定性。
十、 檢讨該膜系在該機台的光控适用性。
十一、 檢讨光控中的人為影響
十二、 經常檢查光控的光路、信号、測試片等。
十三、 設計适用于光控的膜系。


七、光譜分光不良的補救(補色)
分光不良分為二種情況:一是全部膜系鍍制完成後,經測試分光不良,此類不良主要按六節所述方法處理,一般減反膜難以補救。但對于高反膜、帶通濾光膜等可以通過加層的方法補救。二是鍍制中途中斷(包括發現錯誤中斷)造成的分光不良,一般都可以通過後續努力補救。後續方法正确,補救的成功率比較高。
中斷的原因形式不一:
① 停電,
② 機器故障
③ 人為中斷(發現錯誤、疑問後中斷)
中段後信息:
㈠ 知道鍍到第幾層,已鍍各層的膜厚;
㈡ 知道鍍到第幾層,最後一層膜的膜厚不确定;
㈢ 不知道鍍了多少。
補救處理:
1.對于第㈠種情況,比較好處理,隻要确認前面鍍的沒錯,程序沒有用錯,就可以繼續原來的程序,要注意的是:如果某一層鍍了一部分繼續鍍下去時,交接處要減少一些膜厚(根據膜料、蒸發速率決定減少多少,一般是0.2-1nm左右),如果該層剩下的膜厚已不足15-20秒蒸鍍時,要考慮降低蒸發速率或幹脆不鍍,通過後續層調整膜厚解決。
2.對于第㈡㈢種情況的處理比較複雜一些,
模拟:根據已經實鍍的鏡片(測試比較片)實測分光數據輸入計算機膜系設計程序的優化目标值,再根據已經掌握的膜系信息輸入,采用倒推法逐層優化,模拟出實際鍍制的膜系數據。
*測試比較片片是指随鏡片一起鍍制(在傘片上、與鏡片同折射率),用于測試鍍後分光曲線的平片。
優化:再鎖定通過模拟得到的膜系數據,通過後續層膜厚優化找到實現目标的最佳方案。
試鍍:根據新優化的後續膜層數據,試鍍若幹鏡片(1-2片)或測試片,确認補色膜系的可行性。
補色鍍:對試鍍情況确認後實施補色鍍。補色鍍前,确認基片是否潔淨,防止産生其它不良。
3、其它情況處理:
對于用錯程序,錯誤操作(預熔未關閉擋闆等)人為中斷需要補救的;以及反光膜、濾光膜鍍後需要補救的情況處理方案:
● 模拟:将實測分光數據輸入計算機膜系設計程序的優化目标值。通過計算機模拟(一般是最後一層的膜厚确認),找到與實現測試值結果相應的膜系數據。
● 優化:根據模拟得到的膜系數據,輸入産品要求的優化目标值,通過加層、優化後續膜層的方法,重新優化設計一個補救膜系。
● 試鍍:确認、完善補救膜系效果。
● 補救鍍:完成補救工作。


八、破邊、炸裂不良
一般的鍍膜會對基片加熱,由于基片是裝架在金屬(鋁、銅、不鏽鋼)圈、碟内,由于鏡圈或碟片與鏡片(基片)的熱膨脹系數不一緻,冷卻過程中會造成鏡片的破邊或炸裂。
有些大鏡片,由于出罩時的溫度較高,與室溫的溫差較大,鏡片的熱應力作用造成鏡片炸裂或破邊。
有些零件邊緣倒邊的形狀容易造成卡圈而破邊。
改善對策:
① 夾具(鏡圈、碟片)的設計,在尺寸配合上要合理,充分考慮制造誤差帶來的影響。
② 注意鏡圈、碟片的變形,已經變形的夾具不能使用
③ 選用合适的夾具材料(非導磁材料、不生鏽、耐高溫不變形),不鏽鋼較為理想(熱變形系數小),就是加工難度大,價格貴。
④ 對于大鏡片應降低出罩時的溫度,減少溫差,防止炸裂。
⑤ 如果是鏡圈,可以考慮在鏡圈上開槽,作為緩沖。(鏡圈的使用壽命會減少很多)


九、劃痕(膜傷)
劃痕是指膜面内外有道子,膜内的稱劃痕,膜外的稱膜傷。這也是鍍膜品質改善中的一個頑症,雖然很清楚産生的原因和改善方法,但難以根治。
産生原因:
膜内的劃痕:
① 前工程外觀不良殘留,有些劃痕在鍍膜前不容易發現,前工程檢驗和鍍前上傘檢查都不容易發現,而在鍍膜後會将劃痕顯現。
② 各操作過程中的作業過失造成鏡片劃痕
③ 鏡片擺放太密,搬運過程中造成互相磕碰形成劃痕
④ 鏡片的擺放器具、包裝材料造成鏡片表面擦傷
⑤ 超聲波清洗造成的傷痕
膜外傷痕(膜傷)
① 鏡片的擺放器具、包裝材料造成的膜傷。
② 鍍後超聲波清洗造成的膜傷。
③ 各作業過程作業過失造成的膜傷。
改善思路:檢讨個作業過程和相關器具材料,消除劃痕和膜傷。
改善對策:
㈠強化作業員作業規範。
㈡訂立作業過失清單,監督作業員避免作業過失。
㈢改善鏡片擺放間隔
㈣改善鏡片搬運方法
㈤改善擺放器具、包裝材料。
㈥改善超聲波清洗工藝參數
㈦加強前工程檢驗和鍍前檢查。
 
 
㈤改善擺放器具、包裝材料。
㈥改善超聲波清洗工藝參數
㈦加強前工程檢驗和鍍前檢查。
 

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