真空镀膜产品常见不良分析及改善对策

真空镀膜常见的不良分析及改善对策一、膜强度膜强度是镜片在镀膜的一项重要指标，也是镀膜工序最常见的不良。

膜强度的不良（膜弱）主要表现为：1)擦拭或用专用的胶带拉撕，产生成片的脱落；2)擦拭或用专用的胶带拉撕，产生点状的脱落；3)水煮15分钟后用专用的胶带拉撕产生点状或片状的脱落；4)用专用橡皮头、1KG力摩擦40次，有道子产生；5)膜层擦拭或未擦拭出现龟裂、网状细道子。

改善思路：基片与膜层的结合是首要考虑的，其次是膜表面硬度光滑度以及膜应力的因素。

膜强度不良的产生原因及对策；1)基片与膜层的结合；一般情况，在减反膜中，这是膜弱的主要原因，由于基片表面在光学领加工及清洗过程中不可避免地会有以下有害杂质附着在表面伤，而基片的表面由于光学冷加工的作用，总有一些破坏层，深入破坏曾的杂质（如水汽、油气、清洗液、擦拭液、抛光粉等，其中水汽为主），很难以用一般的方法去除干净，特别对于亲水性好的材料，吸附力强的基片尤其如此，当膜料分子堆积在这些杂质上面时，就影响了膜层的附着，也就影响了膜强度。

此外，如果基片的亲水性差、吸附力差，对膜层的吸附差，同样会影响膜强度。

硝材化学稳定性差，基片在前加工过程中流转过程中，表面已经受到腐蚀，形成了腐蚀层或水解层（也许是局部的、极薄的）。

膜层镀在腐蚀层或水解层上其吸附就差，膜牢固度会受到影响。

基片表面有脏污、油斑、灰点、口水等，局部膜层附着不良，造成局部膜牢固度不良。

改善对策：a)加强去油去污处理，如果是超声波清洗，应重点考虑去油功能，并保证去油溶液的有效性，如若是手擦，可考虑先用碳酸钙粉擦拭后再清擦；b)加强镀前烘烤，条件许可，基片温度能达到300℃以上最好，恒温20分钟以上，尽可能使基片表面的水汽、油气挥发。

温度过高时基片的附着力变大，同时也容易吸附灰尘，因此需要提高真空室清洁度，真空室基片上的水汽化学解析温度在260℃以上。

不是所有的零件都需要高温烘烤，有的硝材温度高了反而膜强度不高，还会有色斑产生，这与应力及材料热匹配有较大的关系；c)设备机组安装冷凝机（POLYCOLD），可以提高机组抽真空的能力的同时帮助去除水汽、油气；d)设备安装离子源，镀前轰击，清洁基片表面，镀膜过程辅助更有利于提高膜层密度；e)镀膜辅耗去潮湿，膜料可以存放特制的干燥柜或真空干燥柜中；f)保持工作区域环境干燥，清洁环境时不能有太多的水，环境保持恒温恒湿状态；g)薄膜设计是考虑第一层膜与基片的匹配，尽可能的使用与基片吸附力强的膜料，例如：增透膜使用AL2O3、金属膜使用CR或CR合金；h)镀前采取研磨液（抛光液）重复手动擦拭抛光，去除表面的腐蚀层和水解层；i)增透膜可以适当的降低蒸发速率，提高膜层光洁度，金属膜提高速率，或者提高设备的真空度，对于基片到蒸发源大于1米以上的镀膜机，蒸镀开始真空度应高于3*10-3Pa，镀膜机越大，蒸镀开启真空越高越好；2)膜层应力；薄膜的成膜过程，是一个物质形态转变的过程，不可避免的在成膜后的膜层中会有应力的存在，对于多层膜来说有不同的膜料组合，各膜层体现出的应力是有所不同的，有的是张应力，有的是压应力，还有膜层及基片的热应力。

应力的存在对膜强度是有害的，轻者是膜层耐不住摩擦，重者造成膜层的龟裂或网状细道子。

对于减反膜，由于层数不多，应力一般体现不明显，但是有些硝材的镜片即便是减反膜也有应力问题存在，而膜层较多的高反膜、滤光片、应力是一个常见的不良因素，应特别注意。

改善对策：a)镀后烘烤，最后一层膜镀完后，烘烤不要马上停止，延续10分钟“回火”。

让膜层结构趋于稳定。

b)降温时间适当延长，退货失效，减少由于真空室外温差过大带来的热效应。

c)对于高反膜、滤光膜等在蒸镀过程中，基片温度不宜过高，高温易产生热应力，并且对氧化钛、氧化钽等膜料的光学稳定性有负面作用。

d)镀膜过程离子辅助，减少应力。

e)选择合适的膜系匹配，第一层膜料与基片的匹配f)适当的减小蒸发速率。

g)对氧化物膜料全部充氧反应膜，根据不同膜料控制氧气量。

3)外层膜表面硬度：减反膜一般完成选用MGF2，改膜层剖面时较松散的柱状结构，表面硬度不好，容易擦拭出道子。

a)膜系设计是允许外层加10nm左右的SIO2层，二氧化硅的表面光滑度优于氟化镁，但是二氧化硅的表面耐磨度、硬度不如氟化镁，镀后离子轰击几分钟，牢固度效果会更好，但是表面会变粗糙。

b)镜片出真空室后，放置在较干燥洁净的地方，防止快速吸潮，表面硬度降低。

4)其它：造成膜强度不良的原因有真空度过低、真空室脏、基片加热不到位，辅助气体充入时，膜料也在放气，致使真空度降低，使分子自由程减少，膜层不牢，所以辅助气体的充入要考虑膜料的放气，镀膜前对膜料进行充分的预熔充分的放气，也可以避免由于蒸镀中膜料放气赵成的真空度下降，从而影响膜强度。

5)脱膜：这里的脱膜虽然也是膜弱的一种，但与前述的脱膜有一些区别，主要特征为：点状脱膜、边缘脱膜局部脱膜。

主要的原因是膜内有脏污或污染物所造成。

改善方法，提高基片的清洁度，使用合适的检查环境。

二、膜料点：膜料点不良也是镀膜产品的一个常见的问题，在日企、台企把膜料点称为“斑孔”，顾名思义，膜料点就是在蒸镀中有大颗粒的膜料点子随着膜料蒸发一起蒸镀到了基片的表面，在基片表面形成点的凸起，有时候是个别的，有时候是成片的细点，大颗粒点甚至可以打伤到基片表面。

各种膜料的蒸发特点是不一样的，特别是熔点温度和蒸发温度有很大差异的时候，几种特点分别是：a)熔点温度大于蒸发温度的材料，由固态直接气化蒸发，是升华材料；b)熔点温度小于蒸发温度的材料，由固态先化成液态尔后在转化成气态蒸发，是非升华材料；c)熔点温度与蒸发温度相当的材料，由固态到气态蒸发，边融化边蒸发，是半升华材料；其中非升华材料最容易产生膜点，因为液态的哦聊继续加热会沸腾，沸腾中膜料中的气泡溢出，飞溅膜料点的可能性加大，有时在材料预熔的时候就会有很大的飞溅。

膜料受潮，预熔或蒸镀时水汽溢出，也会造成飞改善思路：选用好的膜料，充分预熔，控制速率改善对策：a)选择杂质少的膜料；b)对易飞溅的膜料选择颗粒合适的膜料；c)膜料在镀前使用网筛筛选一下；d)精心预熔，MGF2务必熔透一次蒸镀所需的膜料，而TA2O5和TIO2必须彻底熔透；e)用一把电子枪镀制几种膜料时，防止坩埚转动中膜料掺杂及挡板掉灰造成膜料污染，一旦发现坩埚有污染，必须立刻更换；f)尽最大可能的是蒸发舟、坩埚清洁干净、干燥；g)选择合适的蒸发速率，控制挡板开启时阻尼的幅度，特别是非升华材料，蒸发塑料厂不宜过高；h)膜料去潮，将待用的膜料密封放置在干燥柜中存放；注意：有时候膜层的一些点子可能不是膜料点子，而是灰尘点，处理的方法与膜点不同，要要个区分判定。

三、膜色差异膜色差异有两种，一种是整罩上中下膜色不一致，及分光测试曲线有差异，一种是部分或单片膜色不一致。

主要的原因有一下几种:a)上中下膜色不一致称为整伞均匀性不好，也称伞差，主要的原因是均匀修正板有问题；b)伞型变型，也是膜色不均匀的原因之一，特别是使用很久的伞片，以往是均匀的，慢慢的变得不均匀了，伞片变型就是主要的原因了；c)膜料状况的不一致，特备是升华和半升华材料被打偏了，出现挖坑也会影响整罩的均匀性；d)温度的变化，伞片中心到边缘的温差导致膜料折射率不一样，出现膜色不均匀；e)公转不均匀，某区域在蒸镀时，出现在蒸发源上方快速或慢速通过，造成区域内膜料多镀或少镀，导致膜色不均匀；f)有手动熔料的情况是，每个人的操作手法不一样，得到的料况也不一样，熔料时间的长短也不一样，导致膜色不均匀；改善思路：改善修正挡板、稳定温度和转速、控制膜料预熔状态改善对策：a)调整修正版，尽量考虑高低折射率膜料的平衡兼容，如果有两个蒸发源，可能的条件下，独立使用各自的修正版，避免干扰；b)条件允许的话，使用行星盘公转方式；c)伞片定期整形，防止变形，做好伞片的维护报管理，防止摆放不当变形；d)改善膜料状况，特别是电子枪蒸镀升华、半升华膜料时，不能把膜料打塔或挖坑，考虑分层；e)能够自动熔料的，尽量自动熔料，保证一致性，减少人为因素；修正版对物理膜厚的修正很有效，但是对折射率的修正就力不从心，所以完全靠修正版解决膜色或分光的均匀性是很困难的，如果一个修正版要对应两把电子枪，以及多种膜料，就会有较大的困难，对于是由于基片的凸凹严重，与伞片的曲率差异较大，基片上部或下部法线与蒸发源构成的蒸发角差异较大，造成一片镜片上部位接受膜料的条件差异大，形成的膜厚差异。

另外镜片被镀膜套环边缘挡光或套装释放气体污染镜片表面也会造成膜色不均。

改善思路：改善镜片镀膜的蒸发角度及治具清洁改善对策：a)条件许可，用行星治具；b)选用伞片平坦的设备；c)根据伞片孔的分布，镜片形状，制作专门的锯齿形修正板；d)如果可以，把蒸发源王真空室中间位置移动；e)改善治具的角度尺寸，防止遮挡；f)注意旋转伞片架的相应部位对边缘镜片的部分遮挡；g)定期清洁治具套环；h)改善膜料蒸发状况；四、膜脏（也称亚克）顾名思义，膜层有脏污，一般的膜脏发生在膜内或膜外，脏也可以包括灰尘点、白雾、油斑、指纹印、后水等。

改善思路：检讨过程，杜绝污染。

改善对策：a)送交清洗或清擦的镜片不要有过多的不良附着物；b)加强镀前镜片的清洁度；c)改善上伞后待镀镜片存放区域的洁净度，防止污染；d)养成上伞作业员的良好习惯，防止镜片表面污染（指纹印、口水圈）；e)缩短真空室防护板的跟换周期；f)氧气管道清洁，防止气体充入时的污染；g)初始排气放涡流，初始充气放过冲；h)镜片摆放环境控制，温度湿度管理，不免搬运过程中接触油污、水汽等；1)灰点脏现象：镜片膜层表面或内部有一些点子，有的可以擦拭掉，有的擦拭不掉，并且会产生点状脱膜现象。

产生的原因：a)真空室脏，在开始抽真空时的空气涡流将真空室底板、防护板的灰尘带到镜片上，形成灰尘层（膜内、不能擦除，会有点状的脱膜）；b)伞片或套环脏，有浮点灰尘，在离子束作用下附着到了镜片上，形成灰点层，（膜内，不能擦除，会有点状脱膜）；c)镜片上伞时就有灰尘点，上伞时没有检查挑选（膜内，不能擦除，会有点状脱膜）；d)镀制完成后的环境污染是膜外灰点的主要原因，特备是当镜片热的时候，更加容易吸附灰尘，而且难以擦除（膜外）；e)真空室充气口环境差，开始充气的气量比较大，充气过滤器脏，充气时镜片温度高也是造成镜片膜层中或外面灰点不良的原因（膜中或膜外）；f)作业员人为带来的灰尘污染（膜内外）；g)工作环境灰尘多，条件许可，使用万级以上无尘车间，使用洁净工作台，定期打扫维护环境；2)膜外白雾现象：镀膜完成后，表面有一些淡淡的白雾，用丙酮或混合液擦拭，会有越擦拭越严重的想想，氧化铈擦拭，可以擦掉或减轻，称为可擦拭亚克。