造成?光學薄膜產品光譜特性不佳產生的原因
造成光譜特性不佳產生的原因
光學薄膜產品中，光譜特性不佳（分光不佳）是一個常見問題，光譜特性不佳是指分光反射（透射）曲線不滿足零件產品技術要求，是功能性的不佳，生產制造中必須嚴格監(jiān)控。
造成光譜特性不佳產生的原因有很多，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致分光不佳。
2. 設計的膜料折射率與實際的折射率有差異，或發(fā)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(fā)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、預熔時沒關擋板等
5. 工藝條件改變：真空度、充氧量、加熱溫度、蒸發(fā)速率、基片旋轉速度、離子輔助條件等。
6. 材料變更，如不同廠家生產的同種光學材料（基片材料和膜料）在光學性能化學性能有所不同（有時同廠家不同生產批次也有不同），生產過程中（特別是大批量生產）材料突然變更（未作論證），就可能造成分光不佳。
7. 用于測試分光的比較片表面特性變異，造成分光測試不佳（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，特別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確、不穩(wěn)定。往往比較片加工存放的時間遠大于基片，存放的環(huán)境不如鏡片，問題就會更嚴重。
8. 機組工藝穩(wěn)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(wěn)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(wěn)定、不可靠，膜厚控制不準確。
11. 剛鍍制完成的測試與放置一段時間后的測試，分光特性會有差異。
12. 有些膜料的折射率在成膜后還會有變化（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，在經過超聲波清洗后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），光量值設置的不合適，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(wěn)定。
15. 光控中的監(jiān)控片本身有了腐蝕層，影響了光控的走值。
16. 光控中的光信號不穩(wěn)定（電壓波動、接觸不佳、電子元器件問題等）影響精度和穩(wěn)定性。
17. 光控中，有的膜層比較?。ㄌ貏e是**層比較薄時）不到一個峰值，帶來光控的不準確性。
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臺吻合；
●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%），特別是敏感層，要有一定的允差（1%）
●控制厚度與實際測試厚度的“tooling”值，要準確，并經常確認調整。
●設計的技術要求必須高于圖紙?zhí)岢龅募夹g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(xiàn)場所用膜料、芯片、硝材生產廠家、型號一旦確認不要經常變更，必須變更的應該多次確認。
三、 杜絕、避免作業(yè)過失的發(fā)生，
四、 加強每罩鏡片的分光測試監(jiān)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，確保進罩鍍膜的測試比較片表面無污染、新鮮、外觀達到規(guī)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復新、或更換。
六、 鏡片的分光測試要在基片完全冷卻后進行。
七、 掌握晶控片敏感度變化規(guī)律，及時修正控制數(shù)據。晶控片在新的時候與使用了若干罩后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(guī)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(wěn)定性。
十、 檢討該膜系在該機臺的光控適用性。
十一、 檢討光控中的人為影響
十二、 經常檢查光控的光路、信號、測試片等。
十三、 設計適用于光控的膜系。
七、光譜分光不佳的補救（補色）
分光不佳分為二種情況：一是全部膜系鍍制完成后，經測試分光不佳，此類不佳主要按六節(jié)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(fā)現(xiàn)錯誤中斷）造成的分光不佳，一般都可以通過后續(xù)努力補救。后續(xù)方法正確，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(fā)現(xiàn)錯誤、疑問后中斷）
中段后信息：
㈠ 知道鍍到第幾層，已鍍各層的膜厚；
㈡ 知道鍍到第幾層，*后一層膜的膜厚不確定；
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，只要確認前面鍍的沒錯，程序沒有用錯，就可以繼續(xù)原來的程序，要注意的是：如果某一層鍍了一部分繼續(xù)鍍下去時，交接處要減少一些膜厚（根據膜料、蒸發(fā)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(fā)速率或干脆不鍍，通過后續(xù)層調整膜厚解決。
2．對于第㈡㈢種情況的處理比較復雜一些，
模擬：根據已經實鍍的鏡片（測試比較片）實測分光數(shù)據輸入計算機膜系設計程序的優(yōu)化目標值，再根據已經掌握的膜系信息輸入，采用倒推法逐層優(yōu)化，模擬出實際鍍制的膜系數(shù)據。
*測試比較片片是指隨鏡片一起鍍制（在傘片上、與鏡片同折射率），用于測試鍍后分光曲線的平片。
優(yōu)化：再鎖定通過模擬得到的膜系數(shù)據，通過后續(xù)層膜厚優(yōu)化找到實現(xiàn)目標的*佳方案。
試鍍：根據新優(yōu)化的后續(xù)膜層數(shù)據，試鍍若干鏡片（1-2片）或測試片，確認補色膜系的可行性。
補色鍍：對試鍍情況確認后實施補色鍍。補色鍍前，確認基片是否潔凈，防止產生其它不佳。
3、其它情況處理：
對于用錯程序，錯誤操作（預熔未關閉擋板等）人為中斷需要補救的；以及反光膜、濾光膜鍍后需要補救的情況處理方案：
● 模擬：將實測分光數(shù)據輸入計算機膜系設計程序的優(yōu)化目標值。通過計算機模擬（一般是*后一層的膜厚確認），找到與實現(xiàn)測試值結果相應的膜系數(shù)據。
● 優(yōu)化：根據模擬得到的膜系數(shù)據，輸入產品要求的優(yōu)化目標值，通過加層、優(yōu)化后續(xù)膜層的方法，重新優(yōu)化設計一個補救膜系。
● 試鍍：確認、完善補救膜系效果。
● 補救鍍：完成補救工作。
八、破邊、炸裂不佳
一般的鍍膜會對基片加熱，由于基片是裝架在金屬（鋁、銅、不銹鋼）圈、碟內，由于鏡圈或碟片與鏡片（基片）的熱膨脹系數(shù)不一致，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 選用合適的夾具材料（非導磁材料、不生銹、耐高溫不變形），不銹鋼較為理想（熱變形系數(shù)?。褪羌庸るy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）
劃痕是指膜面內外有道子，膜內的稱劃痕，膜外的稱膜傷。這也是鍍膜品質改善中的一個頑癥，雖然很清楚產生的原因和改善方法，但難以根治。
產生原因：
膜內的劃痕：
① 前工程外觀不佳殘留，有些劃痕在鍍膜前不容易發(fā)現(xiàn)，前工程檢驗和鍍前上傘檢查都不容易發(fā)現(xiàn)，而在鍍膜后會將劃痕顯現(xiàn)。
② 各操作過程中的作業(yè)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 鍍后超聲波清洗造成的膜傷。
③ 各作業(yè)過程作業(yè)過失造成的膜傷。
改善思路：檢討個作業(yè)過程和相關器具材料，消除劃痕和膜傷。
