CN104977638A - 红外截止滤光片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种红外截止滤光片的制备方法，具体步骤包括；开料、整形、切片、倒角、研磨、双面化学抛光、镀膜等工序；本发明制成的红外截止滤光片成片质量高，废品率低，生产效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种红外截止滤光片的制备方法，尤其涉及一种蓝宝石红外截止滤光片的制备方法，属于蓝宝石加工技术领域。
背景技术
红外截止滤光片是利用精密光学镀膜技术在光学基片上交替镀上高低折射率的光学膜，实现可见光区（400-630nm）高透，近红外（700－1100nm）截止的光学滤光片，主要应用于可拍照手机摄像头、电脑内置摄像头、汽车摄像头等数码成像领域，用于消除红外光线对CCD/CMOS成像的影响。
中国专利文献ZL201210121438.6提供了一种蓝玻璃红外截止滤光片制备方法，包括根据蓝玻璃的透过率及预设的透过率选择膜系，根据所选择的膜系选择膜料在蓝玻璃两个相对的表面分别镀膜；在其中一个膜的表面贴上UV 膜；将蓝玻璃通过UV 膜粘贴于ADT 切割机的切割台上；及以8mm/s 的切割速度和12000 ～18000 转/min 的转速切割蓝玻璃的步骤。该方法基于蓝玻璃镀膜方法制备，能够满足红外截止滤光片的分光要求，并通过合理选择蓝玻璃切割参数，能够有效降低蓝玻璃切割的崩边率，因而能够提高蓝玻璃红外截止滤光片的生产良率。但该方法仍存在工序设计不够合理的问题，会直接影响窗口片的质量和成品率。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提出一种质量高，废品率低，生产效率高的红外截止滤光片的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种红外截止滤光片的制备方法，包括以下具体步骤：
步骤一、开料；取蓝玻璃为原料，使用玻璃开料机将蓝玻璃原料按需求进行开料；
步骤二、整形；采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行磨边处理；
步骤三、切片；采用金刚砂线切割设备对整形后的蓝玻璃进行切割，从而得到蓝玻璃片；
步骤四、倒角；将蓝玻璃片安装在CNC数控机床上，通过真空吸盘吸取并固定；将吸盘移动至CNC数控机床上的砂轮上方，控制砂轮以500～600 rpm/min的速率旋转，调节吸盘向下摆动与砂轮接触实现对蓝玻璃片的磨削，使蓝玻璃片边缘形成圆弧形倒角；
步骤五、研磨；采用研磨机对晶片进行研磨；研磨时，加入研磨液，研磨盘的转速为1000～1200rpm/min；研磨完成后用无水乙醇清洗；所述研磨液组分包括：0.5～2%的颗粒大小为10～20μm的立方氮化硼粉末，14～16%的烷基酚聚氧乙烯醚，4～6%的甘油，9～11%的聚丙二醇400，其余为去离子水；
步骤六、双面化学抛光；先用无水乙醇对晶片进行清洗，然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定；抛光时，加入抛光液，抛光盘对晶片加压至0.12～0.15 Mpa，抛光盘的转速为1000～1500rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后，在室温下进行自然冷却；所述抛光液组分包括：0.5～2%的颗粒大小为1～6μm的立方氮化硼粉末，14～16%的烷基酚聚氧乙烯醚，4～6%的甘油，9～11%的聚丙二醇400，0.5～2%的纳米二氧化硅，使得抛光液PH值为11.0～13.0的碱性溶液，其余为去离子水；抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值；
步骤七、镀膜；采用光学真空镀膜机对蓝玻璃片的正反两面镀高透膜，高透膜由低折射率氧化物和高折射率氧化物逐层镀覆而成且层数为15～25层，最靠近晶片的一层采用低折射率氧化物，所述低折射率氧化物是硅或铝的氧化物，所述高折射率氧化物是钛或钽的氧化物；然后在蓝玻璃片的正面镀一层红外截止膜。
对上述技术方案的改进为：所述步骤三中，金刚砂线的直径为0.14～0.16mm，金刚砂线上金刚石的粒径为30～40μm，金刚砂线在切割时以12～15m/s的速度运动，蓝玻璃相对于金刚砂线的移动速度为0.2～0.3mm/min，切割时不断向金刚砂线喷洒切割液，所述切割液中含有粒径为20～30μm 的金刚石颗粒和粒径为50～60μm 的刚玉颗粒。
对上述技术方案的改进为：所述步骤五中，所述研磨液中含有粒径为3～6μm的氧化铝颗粒。
对上述技术方案的改进为：所述步骤六中，所述碱性溶液为KOH。
对上述技术方案的改进为：所述步骤六中，所述抛光液PH值为12.0。
对上述技术方案的改进为：所述步骤六中，抛光盘对晶片加压至0.135Mpa。
对上述技术方案的改进为：所述步骤九中，所述光学真空镀膜机，采用离子源产生电子光束，先将低折射率氧化物或高折射率氧化物液化后凝固进行预熔，再将凝固后的低折射率氧化物或高折射率氧化物气化喷射到晶面上形成膜。
本发明具有积极的效果：
（1）本发明的红外截止滤光片的制备方法，先切片再研磨、抛光，可以提高研磨、抛光的生产效率，使得晶片在抛光时不宜碎裂，有效提高成品率。
（2）本发明的摄像头窗口片制备方法，严格控制研磨和抛光的参数以及研磨液和抛光液的成分，有利于提高研磨和抛光的效率，提高研磨和抛光的成品率，制备出的晶片结构完整，无物理损伤，表面细腻，光滑，形变小。研磨液和抛光液中，适量的立方氮化硼粉末充当磨料，硬度高，耐磨性好；烷基酚聚氧乙烯醚、甘油、聚丙二醇400和去离子水形成的悬浮液黏度和界面膜性质稳定，使得磨料悬浮稳定，均匀度好，不会粘并，有利于提高研磨和抛光的质量和效率。适量的烷基酚聚氧乙烯醚是一种非离子表面活性剂，其性质稳定，具有分散、乳化、润湿等多种性能，是悬浮液获得优异性能最主要的成分；甘油比重合适，与水和有机溶液都有很好的溶解性，作为辅助分散剂非常适合；聚丙二醇400具有乳化、润湿的作用，并且可以有效增稠，有效提升悬浮液的黏度和界面膜性质。另外，抛光液中含有适量的纳米SiO2，粒度均匀、分散性好、平坦化效率高。碱性溶液KOH使得抛光液为碱性，通过化学腐蚀辅助抛光，从而抛光效果更好，抛光效率更好。为了保持抛光液的稳定性，从而保证抛光的效率和质量，必须不断地补充碱性溶液，维持抛光液PH值基本不变。
（3）本发明的红外截止滤光片的制备方法，通过镀膜工序，增加透光性，降低反射性，可以使得蓝宝石晶片原来89%的透光率，提升至94%以上。镀膜工序中将低折射率氧化物或高折射率氧化物液化后凝固进行预熔，可以使得氧化物的分布更加均匀，提升镀膜的效果。
具体实施方式
实施例一
步骤一、开料；取蓝玻璃为原料，使用玻璃开料机将蓝玻璃原料按需求进行开料；
步骤二、整形；采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行磨边处理；
步骤三、切片；采用金刚砂线切割设备对整形后的蓝玻璃进行切割，金刚砂线的直径为0.16mm，金刚砂线上金刚石的粒径为40μm，金刚砂线在切割时以15m/s的速度运动，蓝玻璃相对于金刚砂线的移动速度为0.3mm/min，切割时不断向金刚砂线喷洒切割液，所述切割液中含有粒径为30μm 的金刚石颗粒和粒径为60μm 的刚玉颗粒；
步骤四、倒角；将蓝玻璃片安装在CNC数控机床上，通过真空吸盘吸取并固定；将吸盘移动至CNC数控机床上的砂轮上方，控制砂轮以600 rpm/min的速率旋转，调节吸盘向下摆动与砂轮接触实现对蓝玻璃片的磨削，使蓝玻璃片边缘形成圆弧形倒角；
步骤五、研磨；采用研磨机对晶片进行研磨；研磨时，加入研磨液，研磨盘的转速为1200rpm/min；研磨完成后用无水乙醇清洗；所述研磨液组分包括：2%的颗粒大小为20μm的立方氮化硼粉末，16%的烷基酚聚氧乙烯醚，6%的甘油，11%的聚丙二醇400，其余为去离子水；
步骤六、双面化学抛光；先用无水乙醇对晶片进行清洗，然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定；抛光时，加入抛光液，抛光盘对晶片加压至0.15 Mpa，抛光盘的转速为1500rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后，在室温下进行自然冷却；所述抛光液组分包括：2%的颗粒大小为6μm的立方氮化硼粉末，16%的烷基酚聚氧乙烯醚，6%的甘油，11%的聚丙二醇400，2%的纳米二氧化硅，使得抛光液PH值为13.0的碱性溶液，其余为去离子水；抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值；
步骤七、镀膜；采用光学真空镀膜机对蓝玻璃片的正反两面镀高透膜，高透膜由低折射率氧化物和高折射率氧化物逐层镀覆而成且层数为25层，最靠近晶片的一层采用低折射率氧化物，所述低折射率氧化物是硅或铝的氧化物，所述高折射率氧化物是钛或钽的氧化物；然后在蓝玻璃片的正面镀一层红外截止膜。
实施例二
步骤一、开料；取蓝玻璃为原料，使用玻璃开料机将蓝玻璃原料按需求进行开料；
步骤二、整形；采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行磨边处理；
步骤三、切片；采用金刚砂线切割设备对整形后的蓝玻璃进行切割，金刚砂线的直径为0.14mm，金刚砂线上金刚石的粒径为30μm，金刚砂线在切割时以12m/s的速度运动，蓝玻璃相对于金刚砂线的移动速度为0.2mm/min，切割时不断向金刚砂线喷洒切割液，所述切割液中含有粒径为20μm 的金刚石颗粒和粒径为50μm 的刚玉颗粒；
步骤四、倒角；将蓝玻璃片安装在CNC数控机床上，通过真空吸盘吸取并固定；将吸盘移动至CNC数控机床上的砂轮上方，控制砂轮以500 rpm/min的速率旋转，调节吸盘向下摆动与砂轮接触实现对蓝玻璃片的磨削，使蓝玻璃片边缘形成圆弧形倒角；
步骤五、研磨；采用研磨机对晶片进行研磨；研磨时，加入研磨液，研磨盘的转速为1000rpm/min；研磨完成后用无水乙醇清洗；所述研磨液组分包括：0.5%的颗粒大小为10μm的立方氮化硼粉末，14%的烷基酚聚氧乙烯醚，4%的甘油，9%的聚丙二醇400，其余为去离子水；
步骤六、双面化学抛光；先用无水乙醇对晶片进行清洗，然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定；抛光时，加入抛光液，抛光盘对晶片加压至0.12 Mpa，抛光盘的转速为1000rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后，在室温下进行自然冷却；所述抛光液组分包括：0.5%的颗粒大小为1μm的立方氮化硼粉末，14%的烷基酚聚氧乙烯醚，4%的甘油，9%的聚丙二醇400，0.5%的纳米二氧化硅，使得抛光液PH值为11.0的碱性溶液，其余为去离子水；抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值；
步骤七、镀膜；采用光学真空镀膜机对蓝玻璃片的正反两面镀高透膜，高透膜由低折射率氧化物和高折射率氧化物逐层镀覆而成且层数为15层，最靠近晶片的一层采用低折射率氧化物，所述低折射率氧化物是硅或铝的氧化物，所述高折射率氧化物是钛或钽的氧化物；然后在蓝玻璃片的正面镀一层红外截止膜。
实施例三
步骤一、开料；取蓝玻璃为原料，使用玻璃开料机将蓝玻璃原料按需求进行开料；
步骤二、整形；采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行磨边处理；
步骤三、切片；采用金刚砂线切割设备对整形后的蓝玻璃进行切割，金刚砂线的直径为0.15mm，金刚砂线上金刚石的粒径为35μm，金刚砂线在切割时以13m/s的速度运动，蓝玻璃相对于金刚砂线的移动速度为0.25mm/min，切割时不断向金刚砂线喷洒切割液，所述切割液中含有粒径为25μm 的金刚石颗粒和粒径为55μm 的刚玉颗粒；
步骤四、倒角；将蓝玻璃片安装在CNC数控机床上，通过真空吸盘吸取并固定；将吸盘移动至CNC数控机床上的砂轮上方，控制砂轮以550 rpm/min的速率旋转，调节吸盘向下摆动与砂轮接触实现对蓝玻璃片的磨削，使蓝玻璃片边缘形成圆弧形倒角；
步骤五、研磨；采用研磨机对晶片进行研磨；研磨时，加入研磨液，研磨盘的转速为1100rpm/min；研磨完成后用无水乙醇清洗；所述研磨液组分包括：1%的颗粒大小为15μm的立方氮化硼粉末，15%的烷基酚聚氧乙烯醚，5%的甘油，10%的聚丙二醇400，其余为去离子水；
步骤六、双面化学抛光；先用无水乙醇对晶片进行清洗，然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定；抛光时，加入抛光液，抛光盘对晶片加压至0.13 Mpa，抛光盘的转速为1200rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后，在室温下进行自然冷却；所述抛光液组分包括：1%的颗粒大小为3μm的立方氮化硼粉末，15%的烷基酚聚氧乙烯醚，5%的甘油，10%的聚丙二醇400，1%的纳米二氧化硅，使得抛光液PH值为12.0的碱性溶液，其余为去离子水；抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值；
步骤七、镀膜；采用光学真空镀膜机对蓝玻璃片的正反两面镀高透膜，高透膜由低折射率氧化物和高折射率氧化物逐层镀覆而成且层数为20层，最靠近晶片的一层采用低折射率氧化物，所述低折射率氧化物是硅或铝的氧化物，所述高折射率氧化物是钛或钽的氧化物；然后在蓝玻璃片的正面镀一层红外截止膜。
本发明的红外截止滤光片的制备方法不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种红外截止滤光片的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
步骤一、开料；取蓝玻璃为原料，使用玻璃开料机将蓝玻璃原料按需求进行开料；
步骤二、整形；采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行磨边处理；
步骤三、切片；采用金刚砂线切割设备对整形后的蓝玻璃进行切割，从而得到蓝玻璃片；
步骤四、倒角；将蓝玻璃片安装在CNC数控机床上，通过真空吸盘吸取并固定；将吸盘移动至CNC数控机床上的砂轮上方，控制砂轮以500～600 rpm/min的速率旋转，调节吸盘向下摆动与砂轮接触实现对蓝玻璃片的磨削，使蓝玻璃片边缘形成圆弧形倒角；
步骤五、研磨；采用研磨机对晶片进行研磨；研磨时，加入研磨液，研磨盘的转速为1000～1200rpm/min；研磨完成后用无水乙醇清洗；所述研磨液组分包括：0.5～2%的颗粒大小为10～20μm的立方氮化硼粉末，14～16%的烷基酚聚氧乙烯醚，4～6%的甘油，9～11%的聚丙二醇400，其余为去离子水；
步骤六、双面化学抛光；先用无水乙醇对晶片进行清洗，然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定；抛光时，加入抛光液，抛光盘对晶片加压至0.12～0.15 Mpa，抛光盘的转速为1000～1500rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后，在室温下进行自然冷却；所述抛光液组分包括：0.5～2%的颗粒大小为1～6μm的立方氮化硼粉末，14～16%的烷基酚聚氧乙烯醚，4～6%的甘油，9～11%的聚丙二醇400，0.5～2%的纳米二氧化硅，使得抛光液PH值为11.0～13.0的碱性溶液，其余为去离子水；抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值；
步骤七、镀膜；采用光学真空镀膜机对蓝玻璃片的正反两面镀高透膜，高透膜由低折射率氧化物和高折射率氧化物逐层镀覆而成且层数为15～25层，最靠近晶片的一层采用低折射率氧化物，所述低折射率氧化物是硅或铝的氧化物，所述高折射率氧化物是钛或钽的氧化物；然后在蓝玻璃片的正面镀一层红外截止膜。
2.根据权利要求1所述红外截止滤光片的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，金刚砂线的直径为0.14～0.16mm，金刚砂线上金刚石的粒径为30～40μm，金刚砂线在切割时以12～15m/s的速度运动，蓝玻璃相对于金刚砂线的移动速度为0.2～0.3mm/min，切割时不断向金刚砂线喷洒切割液，所述切割液中含有粒径为20～30μm 的金刚石颗粒和粒径为50～60μm 的刚玉颗粒。
3.根据权利要求1所述红外截止滤光片的制备方法，其特征在于：所述步骤五中，所述研磨液中含有粒径为3～6μm的氧化铝颗粒。
4.根据权利要求1所述红外截止滤光片的制备方法，其特征在于：所述步骤六中，所述碱性溶液为KOH。
5.根据权利要求1所述红外截止滤光片的制备方法，其特征在于：所述步骤六中，所述抛光液PH值为12.0。
6.根据权利要求1所述红外截止滤光片的制备方法，其特征在于：所述步骤六中，抛光盘对晶片加压至0.135Mpa。
7.根据权利要求1所述红外截止滤光片的制备方法，其特征在于：所述步骤九中，所述光学真空镀膜机，采用离子源产生电子光束，先将低折射率氧化物或高折射率氧化物液化后凝固进行预熔，再将凝固后的低折射率氧化物或高折射率氧化物气化喷射到晶面上形成膜。
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