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光學鍍膜(光學濾光片)的品質

 

想達到良好的光學鍍膜品質是靠基材、洗淨設備、鍍膜設備、鍍膜膜層設計及鍍膜環境層層把關而來。 鍍膜的流程圖如下,文字簡略: 基材以超音波洗淨機洗淨,洗淨後排上夾具,送入鍍膜機,開始加熱及抽真空。達到高真空後,開始鍍膜。 鍍膜完畢,冷卻,洩氣,取出基材。

流程

看似簡單的工序,一一拆解開來,卻是道道關鍵,詳細需注意的條件如下:

基材

最通用的基材大致上有玻璃、壓克力 (PMMA)、PC、石英,其他還有金屬材料如鋁合金。

基材的品質直接影響鍍膜後整體的品質,例如:表面刮傷的基材,鍍膜後傷痕依舊在,可能還會更加明顯,如果是應用在雷射方面,可能會造成雷射光的散射,但是用於一般照明,卻是影響不大。追求高品質基材,有可能會使成本增高數倍,因此以未來應用的範圍來選用基材的好壞,是較為經濟的做法。

這些基材通常要注意的條件有下:

尺寸與厚度、材質、透光度、平整度、平行度、折射係數、膨脹係數、表面品質、內部雜質或氣泡、邊緣品質、耐熱溫度、耐衝擊、耐壓、耐溫差變化等等。



洗淨

洗淨是鍍膜前非常重要的工序,最著要的要將基材表面的油汙、灰塵、髒污洗掉,並且不能在表面留下水痕或其他痕跡。油污或髒污會使膜層無法牢固地附著在基材表面,灰塵會使膜層有沒鍍到的洞,一般稱針孔。水痕或其他殘留的痕漬則會使膜層有白色斑點。

一般洗淨要注意的條件有下:

洗淨的方式、洗劑的選用、洗淨後的烘乾、洗淨的效果、洗淨後置入鍍膜機前的保存。



鍍膜機與鍍膜膜層設計

鍍膜機的能力及鍍膜的膜層設計是決定光學鍍膜的最關鍵條件。一般會先預設好生產項目來購買鍍膜機,如鏡頭類的產品,鍍膜會以抗反射膜(AR Coating)為多,最簡單的就是以電熱式鍍單層MgF2,如需多層抗反射膜,則需配置電子槍,如需以低溫製程鍍塑膠類鏡頭,則還要加裝離子槍,以增加膜層的附著性。

以我們一般所做的多層膜濾光片,由於層數多在18~58層,因此除了配有可置放多種多量的多坩鍋雙電子槍,還配有離子槍以增加膜層附著力與緻密性。膜層設計時,除了依濾光片規格選擇鍍膜材料(以下簡稱藥材)外,會先以最常用的高折射係數鍍膜材料與低折射係數藥材,並輔以經驗值來預設鍍膜層數,在模擬後,依據結果修改藥材、層數及每一膜層的膜厚,如此重複進行,一直到超過需求規格後,才算第一階段完成。

第二階段則是鍍膜完成後,依據鍍膜結果(量測光譜或功能測試)來看是否符合所需規格。如不符合,就必須判斷不良原因來做藥材、層數及膜層的膜厚修改。

鍍膜要注意的條件有下:

鍍膜機的配備、真空度、鍍膜材料、鍍膜方式、加熱溫度、鍍膜監控系統、膜層均勻性、膜層附著力。



鍍膜環境

針孔是造成不良濾光片的缺點之一。針孔一般是因為鍍膜前基材未洗淨,或是洗淨後空氣中的落塵附著上去,在鍍膜後,灰塵掉落,使膜層中有一個一個的洞,稱為針孔。鍍膜機置放的環境,如果有空調控制,在溫濕度變化方面會比較小,但空氣中的落塵量還是不小。如果是十萬級或一萬級的無塵室的環境,空氣中的落塵量降低到一定的程度,有助於膜層針孔的減少。

鍍膜環境要注意的條件有下:

溫度及濕度控制能力、落塵量控制能力、地板的種類。



切割方式

切割的形狀、基材的厚度、尺寸的公差要求都會影響切割的機台及切割的方法。
一般最經濟通用的為刀輪式切割機,以鎢鋼刀輪在玻璃表面劃過,在適當的刀輪角度、下刀壓力及下刀高度等條件下,可以輕易以手將玻璃沿著劃痕剝開。優點是可以切割大尺寸玻璃基材、機器及耗材成本較低,缺點是邊緣有時會有斜邊或銳角。
另外還有鋸斷式的(Die Saw),適合切割尺寸較小、厚度較厚的基材,如:尺寸80*80mm,厚度2mm,切割為3*3mm。近來也有可用於切割玻璃基材的雷射切割機上市。



檢驗方法

光譜以光譜儀檢測。其他附著力(牢固力)及耐溫依產品使用環境或條件有幾種方法可選用:
1. 膠帶測試: 以膠帶黏貼在膜面,快速拉起後,不可有脫膜現象。
2. 百格測試: 以刀將膜面以類似井字割畫多刀,膠帶黏貼在膜面,快速拉起後,不可有脫膜現象。
3. 鹽霧測試: 以一定比例的鹽+水,噴在膜面上一定時間,以測試膜層的耐候性。
4. 高溫高濕: 如攝氏85度、濕度95%連續50小時。
5. 冷熱交替: 如零下20度10小時,85度10小時,反覆數次。
6. 高溫測試: 攝氏500度烘烤2小時,再以膠帶黏貼在膜面,快速拉起後,不可有脫膜現象。



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