กระบวนการผลิตเครื่องเคลือบออปติคอล

ขั้นตอนการทำงานของเครื่องเคลือบออปติกโดยทั่วไปประกอบด้วยขั้นตอนหลักดังต่อไปนี้: การเตรียมผิว การเคลือบ การตรวจสอบและปรับฟิล์ม การทำให้เย็นและการเอาออก กระบวนการเฉพาะอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของอุปกรณ์ (เช่น เครื่องเคลือบระเหย เครื่องเคลือบสปัตเตอร์ ฯลฯ) และกระบวนการเคลือบ (เช่น ฟิล์มชั้นเดียว ฟิล์มหลายชั้น ฯลฯ) แต่โดยทั่วไป กระบวนการเคลือบออปติกจะคร่าวๆ ดังต่อไปนี้:
ประการแรกคือขั้นตอนการเตรียมการ
การทำความสะอาดและการเตรียมส่วนประกอบออปติคัล:
ก่อนการเคลือบ ส่วนประกอบออปติก (เช่น เลนส์ ฟิลเตอร์ กระจกออปติก ฯลฯ) จะต้องได้รับการทำความสะอาดอย่างทั่วถึง ขั้นตอนนี้เป็นพื้นฐานในการรับรองคุณภาพของการเคลือบ วิธีการทำความสะอาดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การทำความสะอาดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง การดอง การทำความสะอาดด้วยไอน้ำ เป็นต้น
โดยทั่วไปแล้วองค์ประกอบออปติกที่สะอาดจะถูกวางไว้บนอุปกรณ์หมุนหรือระบบการยึดของเครื่องเคลือบเพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบเหล่านี้จะคงความเสถียรระหว่างกระบวนการเคลือบ
การเตรียมการเบื้องต้นของห้องสูญญากาศ:
ก่อนที่จะวางองค์ประกอบออปติคอลลงในเครื่องเคลือบ จำเป็นต้องสูบห้องเคลือบจนมีสุญญากาศในระดับหนึ่ง สภาพแวดล้อมสุญญากาศสามารถกำจัดสิ่งสกปรก ออกซิเจน และไอน้ำในอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ ป้องกันไม่ให้เกิดปฏิกิริยากับวัสดุเคลือบ และรับประกันความบริสุทธิ์และคุณภาพของฟิล์ม
โดยทั่วไป ห้องเคลือบจะต้องสร้างสูญญากาศสูง (10⁻⁵ ถึง 10⁻⁶ Pa) หรือสูญญากาศปานกลาง (10⁻³ ถึง 10⁻⁴ Pa)
ประการที่สองกระบวนการเคลือบ
แหล่งเคลือบเริ่มต้น:
แหล่งเคลือบมักจะเป็นแหล่งกำเนิดการระเหยหรือแหล่งกำเนิดการสปัตเตอร์ แหล่งเคลือบต่างๆ จะถูกเลือกตามกระบวนการและวัสดุเคลือบ
แหล่งกำเนิดการระเหย: วัสดุเคลือบจะถูกให้ความร้อนจนถึงสถานะระเหยโดยใช้เครื่องทำความร้อน เช่น เครื่องระเหยลำแสงอิเล็กตรอน หรือเครื่องระเหยความร้อนแบบต้านทาน เพื่อให้โมเลกุลหรืออะตอมของวัสดุระเหยออกไปและเกาะอยู่บนพื้นผิวขององค์ประกอบออปติคัลในสุญญากาศ
แหล่งกำเนิดการสปัตเตอร์: โดยการใช้แรงดันไฟฟ้าสูง เป้าหมายจะชนกับไอออน ทำให้อะตอมหรือโมเลกุลของเป้าหมายพุ่งออกมา และจะถูกสะสมอยู่บนพื้นผิวขององค์ประกอบออปติคัลเพื่อสร้างฟิล์ม
การสะสมวัสดุฟิล์ม:
ในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ วัสดุเคลือบจะระเหยหรือพ่นออกมาจากแหล่ง (เช่น แหล่งระเหยหรือเป้าหมาย) และค่อยๆ เกาะตัวลงบนพื้นผิวขององค์ประกอบออปติคัล
จำเป็นต้องควบคุมอัตราการเคลือบและความหนาของฟิล์มอย่างแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่าชั้นฟิล์มมีความสม่ำเสมอ ต่อเนื่อง และตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ พารามิเตอร์ระหว่างการเคลือบ (เช่น กระแสไฟฟ้า การไหลของก๊าซ อุณหภูมิ ฯลฯ) จะส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของฟิล์ม
การตรวจสอบฟิล์มและการควบคุมความหนา:
ในกระบวนการเคลือบ โดยทั่วไปจะตรวจสอบความหนาและคุณภาพของฟิล์มแบบเรียลไทม์ โดยเครื่องมือตรวจสอบที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เครื่องสมดุลคริสตัลควอตซ์ (QCM) ** และเซ็นเซอร์อื่นๆ ซึ่งสามารถตรวจจับอัตราการสะสมและความหนาของฟิล์มได้อย่างแม่นยำ
จากข้อมูลการตรวจสอบเหล่านี้ ระบบจะสามารถปรับพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น พลังงานของแหล่งเคลือบ อัตราการไหลของก๊าซ หรือความเร็วในการหมุนของส่วนประกอบโดยอัตโนมัติ เพื่อรักษาความสม่ำเสมอและความสม่ำเสมอของชั้นฟิล์ม
ฟิล์มหลายชั้น (ถ้าต้องการ) :
สำหรับส่วนประกอบออปติกที่ต้องมีโครงสร้างหลายชั้น กระบวนการเคลือบมักจะดำเนินการทีละชั้น หลังจากเคลือบแต่ละชั้นแล้ว ระบบจะตรวจจับและปรับความหนาของฟิล์มซ้ำๆ เพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของฟิล์มแต่ละชั้นตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ
กระบวนการนี้ต้องมีการควบคุมความหนาและประเภทของวัสดุของแต่ละชั้นอย่างแม่นยำ เพื่อให้แน่ใจว่าแต่ละชั้นสามารถทำหน้าที่ต่างๆ เช่น การสะท้อน การส่งผ่าน หรือการรบกวนในช่วงความยาวคลื่นที่ระบุได้
สาม เย็นแล้วเอาออก
ซีดี:
หลังจากการเคลือบเสร็จสิ้นแล้ว จำเป็นต้องทำให้เลนส์และเครื่องเคลือบเย็นลง เนื่องจากอุปกรณ์และส่วนประกอบอาจร้อนขึ้นระหว่างกระบวนการเคลือบ จึงจำเป็นต้องทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้องโดยใช้ระบบทำความเย็น เช่น น้ำหล่อเย็นหรือกระแสลม เพื่อป้องกันความเสียหายจากความร้อน
ในกระบวนการเคลือบอุณหภูมิสูงบางประเภท การระบายความร้อนจะไม่เพียงแต่ปกป้ององค์ประกอบออปติคัลเท่านั้น แต่ยังช่วยให้ฟิล์มมีการยึดเกาะและความเสถียรที่เหมาะสมที่สุดอีกด้วย
ถอดชิ้นส่วนออปติคอลออก:
เมื่อการทำความเย็นเสร็จสิ้นแล้ว สามารถถอดองค์ประกอบออปติคัลออกจากเครื่องเคลือบได้
ก่อนที่จะนำออก จำเป็นต้องตรวจสอบผลของการเคลือบ รวมไปถึงความสม่ำเสมอของชั้นฟิล์ม ความหนาของฟิล์ม การยึดเกาะ ฯลฯ เพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของการเคลือบตรงตามข้อกำหนด
4. การประมวลผลภายหลัง (ทางเลือก)
การชุบแข็งฟิล์ม:
บางครั้งฟิล์มเคลือบจะต้องผ่านการชุบแข็งเพื่อเพิ่มความทนทานต่อรอยขีดข่วน โดยปกติจะทำโดยใช้วิธีการต่างๆ เช่น การอบด้วยความร้อนหรือการฉายรังสีอัลตราไวโอเลต
การทำความสะอาดฟิล์ม:
เพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อน น้ำมัน หรือสิ่งสกปรกอื่นๆ ออกจากพื้นผิวฟิล์ม อาจจำเป็นต้องทำความสะอาดเล็กน้อย เช่น การทำความสะอาด การบำบัดด้วยอัลตราโซนิก เป็นต้น
5. การตรวจสอบและทดสอบคุณภาพ
การทดสอบประสิทธิภาพทางแสง: หลังจากการเคลือบเสร็จสิ้นแล้ว จะมีการทดสอบประสิทธิภาพชุดหนึ่งกับส่วนประกอบออปติก ซึ่งรวมถึงการส่งผ่านแสง การสะท้อนแสง ความสม่ำเสมอของฟิล์ม ฯลฯ เพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามข้อกำหนดทางเทคนิค
การทดสอบการยึดเกาะ: โดยการทดสอบเทปหรือการทดสอบรอยขีดข่วน ให้ตรวจสอบว่าการยึดเกาะระหว่างฟิล์มกับพื้นผิวแข็งแรงหรือไม่
การทดสอบเสถียรภาพด้านสิ่งแวดล้อม: บางครั้งจำเป็นต้องดำเนินการทดสอบเสถียรภาพภายใต้สภาวะแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และแสงอัลตราไวโอเลต เพื่อให้แน่ใจถึงความน่าเชื่อถือของชั้นเคลือบในการใช้งานจริง

–บทความนี้เผยแพร่โดยผู้ผลิตเครื่องเคลือบสูญญากาศกว่างตงเจิ้นหัว