CN103176231B - 单层膜反射式平面金属光栅及其制作方法 - Google Patents

单层膜反射式平面金属光栅及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种单层膜反射式平面金属光栅及其制作方法，属于基于干涉条纹的光学计量领域，解决了现有技术中反射式金属光栅信号对比度低、线条牢固度差、无法工程化，且制作工艺复杂、成本高的技术问题。本发明的单层膜反射式平面金属光栅，包括金属基底，镀在所述金属基底上的非反射层和反射层，非反射层与反射层均为铬膜，非反射层的厚度比反射层的厚度小。本发明还提供单层膜反射式平面金属光栅的制作方法。本发明的单层膜反射式平面金属光栅采用单层镀膜，制作出的光栅线条较细(≤10μm)、信号对比度大(＞2:1)、非反射层和反射层的牢固度好、易于工程化，且制作方法简单、成本低。

Description

单层膜反射式平面金属光栅及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种单层膜反射式平面金属光栅及其制作方法，属于基于干涉条纹的光学计量领域。
背景技术
现有的计量光栅所使用的材料多为玻璃，而且都是透射式，透射式金属光栅由于制作方法的限制，使得线条宽度和基底厚度成反比，因此无法制作出基底较厚(>0.5mm)的线条较细(40μm)的透射式金属光栅，在冲击、振动较大的恶劣环境下，透射式金属光栅就无法工作。为此，德国的Heidenhain和英国的Renishaw制作出了反射式金属光栅。
现有的反射式金属光栅的制作方法主要有两种，第一种采用的工艺流程是镀铝—涂蜡—刻划—喷漆—刻划—祛膜—腐蚀，该方法以铝为反射层，黑漆为非反射层，但由于黑漆的牢固度较差，铝较易被氧化，无法用于环境较为恶劣的条件下的高精度计量仪器；第二种是在平面度及光洁度都非常好的不锈钢基坯上涂覆一层聚乙烯醇，通过接触式光刻法制作出以不锈钢为亮条纹，以聚乙烯醇为暗条纹的反射式金属光栅，但由于聚乙烯醇的牢固度较差，该种方法制作出的反射式金属光栅线条较粗(>20μm)，无法作为高精度计量仪器的计量元件。
为解决以上问题，中国科学院成都光电技术研究所的周翠花等人的发明专利200410009488.0公开了一种反射式金属光栅的制作方法，是在精加工的金属基底直接腐蚀涂覆一层光刻胶，通过光刻的方法得到需要的图案，然后通过湿法腐蚀的方法直接腐蚀未受光刻胶保护的金属基底，最后去除光刻胶，未受腐蚀的金属部分作为反射条纹，腐蚀的金属部分为非反射条纹，该种方法虽然简单，但信号对比度低，无法工程化；发明专利200510130717.9公开了一种多层膜反射式高精度金属圆光栅及其制作方法，是以精加工的金属作为基底，在其上分别镀Cr层、Au层、Cr层和Cr2O3层，然后在镀制好的膜上涂覆光刻胶，通过湿法腐蚀方法去除没有光刻胶保护的Cr、Cr2O3层，露出的Au作为反射条纹，未受腐蚀的Cr2O3作为非反射条纹，该发明制作的反射式金属光栅信号的对比度高，但由于为多层结构，所以线条的牢固性不好，且制作复杂，成本高。
现有技术中，还没有一种信号对比度高、线条牢固性好、能够工程化，且制作工艺简单、成本低的反射式金属光栅。
发明内容
为解决现有技术中反射式金属光栅信号对比度低、线条牢固性差、无法工程化，且制作工艺复杂、成本高的技术问题，本发明提供一种单层膜反射式平面金属光栅及其制作方法。
本发明提供一种单层膜反射式平面金属光栅，包括：
金属基底；
镀在所述金属基底上的非反射层和反射层；
非反射层和反射层均为铬膜，非反射层的厚度比反射层的厚度小。
优选的是，所述的金属基底的材料为不锈钢、铟钢、钛合金、铁或者铝。
本发明还提供一种单层膜反射式平面金属光栅的制作方法，包括以下步骤：
a.在金属基底上真空蒸镀铬膜；
b.在所述的铬膜表面涂上光刻胶，得到光刻胶层；
c.对光刻胶层进行曝光、显影；
d.对曝光、显影后没有光刻胶层保护的铬膜进行腐蚀，得到非反射层，所述的非反射层为未完全腐蚀透的铬膜；
e.对有光刻胶层保护的铬膜进行去胶处理，得到反射层，清洁金属基底，得到单层膜反射式平面金属光栅。
优选的是，所述的金属基底的材料为不锈钢、铟钢、钛合金、铁或者铝。
优选的是，所述的真空蒸镀采用离子束沉积法、真空磁控溅射法、化学气相沉积法或者真空蒸发法。
优选的是，所述的铬膜的厚度为1-3μm。
优选的是，所述的光刻胶为正胶或者负胶。
优选的是，所述的光刻胶层是采用旋涂、喷涂或者浸泡法制作的。
优选的是，所述的光刻胶层的厚度为1-3μm。
优选的是，所述的步骤d中的腐蚀时间为8-12min。
本发明的有益效果：
(1)本发明的单层膜反射式平面金属光栅采用真空镀膜的方式，在抛光的金属基底上镀制单层铬膜，结合湿法腐蚀，制作出平面反射式光栅，通过在腐蚀过程中不完全腐蚀透铬膜的方式获得暗线条(非反射层)，以光刻胶保护的铬膜为亮线条(反射层)，反射层与非反射层的反射差较大，制作出的光栅线条较细(≤10μm)，信号对比度大(＞2:1)，满足工程化需要，能够作为角传感器和测角设备中的核心元件应用；
(2)本发明的单层膜反射式平面金属光栅，非反射层与反射层的牢固度好，通过剥离强度大于2.94N/cm2的玻璃胶带纸进行膜层强度试验，用玻璃胶带纸粘牢铬膜表面，按垂直方向拉起后线条不损伤，易于工程化和推广；
(3)本发明的单层膜反射式平面金属光栅的制作方法简单、成本低。
附图说明
图1为本发明单层膜反射式平面金属光栅的结构示意图；
图2为本发明单层膜反射式平面金属光栅的工艺流程图。
具体实施方式
结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的单层膜反射式平面金属光栅，包括金属基底1、镀在金属基底1上的非反射层4和反射层5，非反射层4和反射层5均为铬膜，非反射层4的厚度比反射层5的厚度小。
本发明实施方式中，所述的金属基底的材料为不锈钢、铟钢、钛合金、铁或者铝。
如图2所示，本发明的单层膜反射式平面金属光栅的制作方法为：
a.将清洗处理后的金属基底1，在真空镀膜机里真空蒸镀铬膜2；
b.在所述的铬膜2表面涂上光刻胶，烘干，得到光刻胶层3；
c.将光刻胶层3置于光栅母板上，用高压汞灯曝光，在碱液中显影后，烘干；
d.对曝光、显影后没有光刻胶层3保护的铬膜2进行腐蚀，得到非反射层4，所述的非反射层4为未完全腐蚀透的铬膜2；
e.对有光刻胶层3保护的铬膜2进行去胶处理，得到反射层5，清洁金属基底，得到单层膜反射式平面金属光栅。
本发明实施方式中，所述的铬膜2的厚度优选为1-3μm。
本发明实施方式中，所述的光刻胶层3的厚度优选为1-3μm。
本发明实施方式中，非反射层4的厚度由铬膜2的厚度和步骤d的腐蚀时间共同确定，如：当铬膜的厚度为1-3μm，腐蚀时间为8-12min。
本发明实施方式中，步骤b优选所述的烘干温度为90-100℃，烘干时间为30-60min。
本发明实施方式中，步骤c优选所述的烘干温度为90-120℃，烘干时间为10-30min。
本发明实施方式中，所述的步骤d中的腐蚀优选为湿法腐蚀，时间为8-12min。
本发明实施方式中，所述的金属基底可通过商购获得，是已经经过失效、粗车、精车、粗磨、精磨及光学抛光等处理的金属基底；所述的金属基底的材料优选为不锈钢、铟钢、钛合金、铁或者铝。
本发明实施方式中，所述的正胶为BP212等，负胶为聚乙烯醇等。
本发明实施方式中，所述的真空蒸镀为本领域公知技术，如采用离子束沉积法、真空磁控溅射法、化学气相沉积法或者真空蒸发法。
本发明实施方式中，光刻胶层3是采用旋涂、喷涂或者浸泡法等方法制作的。
对本发明实施方式制作出的单层膜反射式平面金属光栅进行测试，测得其光栅线条较细，小于等于10μm，信号对比度大于2:1。
为使本领域技术人员进一步理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
单层膜反射式平面金属光栅的制作方法：
a.将清洗处理后的金属基底1，在真空镀膜机里真空蒸镀厚度为2μm铬膜2；
b.在所述的铬膜2表面涂上厚度为1μm的BP212正性光刻胶，90℃烘干30min，得到光刻胶层3；
c.将光刻胶层3置于光栅母板上，用高压汞灯曝光3min，在NaOH碱液中显影30s后，120℃烘干20min；
d.将曝光、显影后没有光刻胶层3保护的铬膜2在硫酸高铈里湿法腐蚀10min，得到非反射层4；
e.对有光刻胶层3保护的铬膜2进行去胶处理，得到反射层5，清洁金属基底1，得到单层膜反射式平面金属光栅。
对本发明实施例1制作的单层膜反射式平面金属光栅进行测试，测得其光栅线条为10μm，信号对比度为3:1；通过剥离强度大于2.94N/cm2的玻璃胶带纸进行膜层强度试验，用玻璃胶带纸粘牢铬膜表面，按垂直方向拉起后线条不损伤。

Claims (10)

1.单层膜反射式平面金属光栅，包括：
金属基底(1)；
镀在所述金属基底(1)上的非反射层(4)和反射层(5)；
其特征在于，非反射层(4)与反射层(5)均为铬膜，非反射层(4)的厚度比反射层(5)的厚度小。
2.根据权利要求1所述的单层膜反射式平面金属光栅，其特征在于，所述的金属基底(1)的材料为不锈钢、铟钢、钛合金、铁或者铝。
3.单层膜反射式平面金属光栅的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.在金属基底(1)上真空蒸镀铬膜(2)；
b.在所述铬膜(2)表面涂上光刻胶，得到光刻胶层(3)；
c.对光刻胶层(3)进行曝光、显影；
d.对曝光、显影后没有光刻胶层(3)保护的铬膜(2)进行腐蚀，得到非反射层(4)，所述的非反射层(4)为未完全腐蚀透的铬膜(2)；
e.对有光刻胶层(3)保护的铬膜(2)进行去胶处理，得到反射层(5)，清洁金属基底(1)，得到单层膜反射式平面金属光栅。
4.根据权利要求3所述的单层膜反射式平面金属光栅的制作方法，其特征在于，所述的金属基底(1)的材料为不锈钢、铟钢、钛合金、铁或者铝。
5.根据权利要求3所述的单层膜反射式平面金属光栅的制作方法，其特征在于，所述的真空蒸镀采用离子束沉积法、真空磁控溅射法、化学气相沉积法或者真空蒸发法。
6.根据权利要求3所述的单层膜反射式平面金属光栅的制作方法，其特征在于，步骤a中，所述的铬膜(2)的厚度为1-3μm。
7.根据权利要求3所述的单层膜反射式平面金属光栅的制作方法，其特征在于，所述的光刻胶为正胶或者负胶。
8.根据权利要求3所述的单层膜反射式平面金属光栅的制作方法，其特征在于，所述的光刻胶层(3)是采用旋涂、喷涂或者浸泡法制作的。
9.根据权利要求3所述的单层膜反射式平面金属光栅的制作方法，其特征在于，所述的光刻胶层(3)的厚度为1-3μm。
10.根据权利要求3所述的单层膜反射式平面金属光栅的制作方法，其特征在于，所述的步骤d中的腐蚀时间为8-12min。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105467606A (zh) * 2016-02-03 2016-04-06 宁波维真显示科技有限公司 适于量产的裸眼3d显示器的制造方法
JP7140495B2 (ja) * 2017-12-28 2022-09-21 株式会社ミツトヨ スケールおよびその製造方法
CN112578490A (zh) * 2019-09-30 2021-03-30 南开大学 一种3d打印的低折射率大角度偏折稀疏光栅
CN111336928A (zh) * 2020-03-13 2020-06-26 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种基于图像探测器的金属反射式绝对光栅尺
CN113237494A (zh) * 2021-05-27 2021-08-10 珠海格力电器股份有限公司 码盘组件及其制作方法、编码器和伺服电机
CN113753846A (zh) * 2021-09-07 2021-12-07 上海晶采微纳米应用技术有限公司 高精度金属光码盘制备方法及高精度金属光码盘

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1790068A (zh) * 2005-12-23 2006-06-21 中国科学院光电技术研究所 多层膜反射式高精度金属圆光栅及其制作方法
JP4358583B2 (ja) * 2003-09-12 2009-11-04 株式会社ミツトヨ スケールの製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100397045C (zh) * 2004-01-26 2008-06-25 三丰株式会社 标尺的制造方法和光电式编码器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4358583B2 (ja) * 2003-09-12 2009-11-04 株式会社ミツトヨ スケールの製造方法
CN1790068A (zh) * 2005-12-23 2006-06-21 中国科学院光电技术研究所 多层膜反射式高精度金属圆光栅及其制作方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
正型光刻胶刻制铬质度盘、光栅盘;蒋朝江等;《光学工程》;19801231;第19-21页 *

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