光学镀膜是指在光学零件表面上镀上一层(或多层)金属(或介质)薄膜的工艺过程。在光学零件表面镀膜的目的是为了达到减少或增加光的反射、分束、分色、滤光、偏振等要求。其常用的镀膜法主要是真空镀膜。
光学薄膜需在高真空度的镀膜腔体中实现。常规镀膜工艺要求升高基底温度(通常约为300℃);而较先进的技术,如离子辅助沉积(IAD)可在室温下进行。IAD工艺不但生产比常规镀膜工艺具有更好物理特性的薄膜,而且可以应用于塑料制成的基底(比如眼镜片等)。
抽真空主系统由真空获得设备组成(油扩散泵、低温泵、分子泵),电子束蒸发、光控、加热器控制、抽真空控制和自动过程控制集成整个镀膜机。
两个电子枪源位于基板两边,周围是环形罩并被挡板覆盖。
离子源位于中间,光控窗口在离子源的前方。真空室内有含圆形夹具的行星系统。夹具用于放置被镀膜的光学元件。使用行星系统是保证被蒸发材料在夹具区域内均匀分布的首选方法,夹具绕公共轴旋转,同时绕其自身轴旋转。光控和晶控处于行星驱动机械装置的中部,驱动轴遮挡晶控。背面的大开口通向附加的高真空泵。
薄膜沉积的传统方法一直是热蒸发,采用电阻加热蒸发源或电子束蒸发源。
在
光学镜片镀膜行业,真空腔室的直径一般有1350mm或者2700mm两种,根据腔体的大小选择适合抽速的真空泵,在提倡绿色制造和节能环保的今天,作为高真空抽气设备的分子泵因其低能耗和更经济的使用成本,已占据该行业的主流,但也有小部分采用油扩散泵作为高真空配置,油扩散泵作为主抽系统有部分局限性,一方面,油的加热和降温需要一定的时间,会影响镀膜机的生产节拍,且需要定期进行保养和更换;另一方面,镀膜的基底材料大多为树脂材料,其主要成分为有机物,镀膜的靶材大多为氧化物,在整个工艺过程中,一些有机物的杂质或者靶材粉尘随着真空管道沉积在扩散泵油中,在高温加热的条件下,油体会发生裂解,严重影响油体的物理化学性能,随着时间的延长,会影响扩散泵的真空性能,进而影响光学镜片的成膜质量和产量。
一般情况下,1套1350mm腔体的镀膜机,抽速要求大概在12000L/S到15000L/S之间,真空度要求在5.0*10-4Pa,镀膜工艺过程中,靶材蒸发瞬间放气量巨大,且小分子气体居多(主要是氢气),这就要求真空泵对小分子气体有较强的抽气能力和瞬间排气能力。