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真空镀膜机镀膜出现不良反应该如何处理

2020-06-16

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       真空镀膜机镀膜过程或多或少都会出现一些问题,比如膜层不均匀、有污渍、瑕疵等等,这是大家最头疼的事情,因为出现这些不良反应后,我们要绞尽脑汁排查各种环节,找原因进行处理,既花费了大量的时间,也影响镀膜进度,因此前期我们能尽量避免的,那就尽量避免。那么出现这些不良反应的时,我们该如何处理呢,下面汇成真空小编为大家详细介绍一下,真空镀膜机镀膜出现不良反应如何处理?

第一:当真空镀膜机镀膜出现不良反应时:
        1、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。
        2、加强镀前烘烤,条件许可,基片温度能达到300℃以上更好,恒温20分钟以上,尽可能使基片表面的水汽、油汽挥发。*注意:温度较高,基片吸附能力加大,也容易吸附灰尘。所以,真空室的洁净度要提高。否则基片在镀前就有灰尘附着,除产生其它不良外,对膜强度也有影响。(真空中基片上水汽的化学解吸温度在260℃以上)。但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。这与应力以及材料热匹配有较大的关系。
        3、有条件时,机组安装冷凝机(PLOYCOLD),除提高机组真空抽速外,还可以帮助基片水汽、油气去除。
        4、提高蒸镀真空度,对于1米以上的镀膜机,蒸镀启动真空应高于3*10-3Pa,镀膜机越大,蒸镀启动真空更高。
        5、有条件时,机组安装离子源,镀前轰击,清洁基片表面,镀膜过程辅助,有利于膜层的密实牢固。
        6、膜料的去潮,将待用膜料用培养皿盛放在真空室干燥。
        7、保持工作环境的干燥(包括镜片擦拭、上伞工作区),清洁工作环境时不能带入过多的水汽。
        8、对于多层膜,在膜系设计时,就要考虑第一层膜与基片的匹配,尽可能考虑用Al2O3膜料,该膜料对大部分基片有较好的吸附力。对于金属膜,也可考虑第一层镀Cr或Cr合金。Cr或Cr合金对基片也有较好的吸附力。
        9、采取研磨液(抛光液)复新去除镜片表面的腐蚀层(水解层)
       10、有时候适当降低蒸发速率对膜强度的提高有帮助,对提高膜表面的光滑度有积极意义。

真空镀膜机

第二:真空镀膜机膜层应力:
        薄膜的成膜过程,是一个物质形态的转变过程,不可避免地在成膜后的膜层中会有应力存在,对于多层膜来说有不同膜料的组合,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,(但有些硝材的镜片即便是减反膜也有应力问题存在。)而层数较多的高反膜、滤光膜,应力是一个常见的不良因素,应特别注意。

改善对策:
        1、 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。
        2、降温时间适当延长,退火时效。减少由于真空室内外温差过大带来的热应力。
        3、对高反膜、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。镀膜过程离子辅助,减少应力。
        4、选择合适的膜系匹配,第一层膜料与基片的匹配。(如五层减反膜采用Al2O3-ZrO2-Al2O3-Al2O3-ZrO2-MgF2;ZrO2也可以采用SV-5(一种ZrO2 TiO2混和膜料)或其他混合高折射率膜料。。
        5、适当减小蒸发速率(Al2O3-2.5A/S;ZrO2-3A/S;MgF2-6A/S参考速率)
        6、对氧化物膜料全部充氧反应镀,根据不同膜料控制氧进气量。

第三、外层膜表面硬度:
        减反膜一般外层选用MgF2,该膜层剖面是较松散的柱状结构,表面硬度不高,容易擦拭出道子。
改善对策:
        1、膜系设计允许时,外层加10nm左右的SiO2层,二氧化硅的表面光滑度优于氟化镁(但二氧化硅表面耐磨度、硬度不如氟化镁)。镀后离子轰击几分钟,牢固度效果会更好。(但表面会变粗)
        2、镜片出真空室后,放置在较干燥洁净的地方,防治快速吸潮, 表面硬度降低。

第四、其它
       造成膜强度不良的原因还有,真空度过低(在手动控制的机台容易发生)、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,镀前对膜料充分预熔充分放气,也可以避免由于蒸镀中膜料放气造成真空度过度下降,从而影响膜强度。

第五、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。主要原因使膜内有脏或污染物所造成的。
改善方法:提高基片的洁净度。
        以上五条是真空镀膜机镀膜常见不良反应问题,以及改善方法。也是作为一个镀膜工程师必须要掌握的技巧,当遇到这些问题的时候能够及时排查和解决。