Malzemeler
Cam Enkoder Disklerinin Çizgileri Neden Kromdan Yapılır?
Cam enkoder diskindeki siyah çizgiler yaklaşık 0,1 μm kalınlığında bir krom filmdir. İnce olmasına rağmen yeterince siyahtır, sıkı yapışır, aşınmaya ve korozyona dayanıklıdır; ayrıca fotolitografi ve aşındırma ile mikrometre düzeyinde çizgiler yapılabilir. Bu makale; ışık engelleme, yapışma, dayanıklılık ve işlenebilirlik açısından cam disklerde neden genellikle kromun seçildiğini açıklar.
Bir cam enkoder diskini lambaya tuttuğunuzda çizgiler siyah, yarıklar şeffaftır. Siyah kısım yalnızca yaklaşık 0,1 μm kalınlığında bir krom filmdir; saç telini 50–100 μm kabul edersek saç telinden beş yüz ila bin kat incedir. Çizgi yapılabilecek tek metal krom değildir; peki cam diskler neden genellikle kromu kullanır?
Çizgi malzemesinin geçmesi gereken sınavlar
Çizgi olarak kullanılabilecek bir film en azından aşağıdakilerin hepsini aynı anda sağlamalıdır:
- Yeterince siyah: Çok ince olsa bile ışığı engeller;
- Sıkı yapışma: Camdan kabarmaz, dökülmez;
- Dayanıklılık: Temizleme, silme ve uzun süreli kullanıma dayanır;
- İnce işlenebilirlik: Fotolitografi ve aşındırma ile kenarları düzgün, mikrometre düzeyinde çizgiler elde edilir.
Krom bu maddelerin hepsinde dengelidir; yaygın kullanımının temel nedeni budur.
İnce bir katman yeterince siyahtır
Çizginin ışığı engelleme derecesi optik yoğunluk OD ile ifade edilir: OD = −lg T, burada T geçirgenliktir:
| Optik yoğunluk | Geçirgenlik |
|---|---|
| OD 1 | %10 |
| OD 2 | %1 |
| OD 3 | %0,1 |
| OD 4 | %0,01 |
Krom ışığı güçlü biçimde soğurur ve yansıtır; bu nedenle yüz nanometre mertebesinde bir kalınlık yüksek optik yoğunluğa ulaşmak için yeterlidir. Bir karşılaştırma: Yarıktan geçen ışık miktarı 1 kabul edilirse, OD 3 çizgilerde yalnızca 0,001 kalır. Modülasyon derinliği M = (Imax − Imin) ÷ (Imax + Imin) = 0,999 ÷ 1,001 ≈ 0,998 olur; neredeyse ideal bir siyah-beyaz. Buna karşılık opak katmanda iğne deliği varsa veya katman yer yer inceyse orada ışık sızar ve sinyal kontrastı düşer.
İnce filmin bir avantajı daha vardır: Aşındırma süresi kısadır, alttan aşındırma azdır ve çizgi kenarları daha düzgün olur.
Sıkı yapışma, uzun ömür
Krom cama iyi yapışır; altın veya gümüş kaplanırken sıklıkla önce bir krom bağlayıcı katman kaplanmasının nedeni budur. Krom film serttir, çizilmeye dayanıklıdır ve yüzeyinde neme ve yaygın temizlik maddelerine karşı oldukça kararlı, yoğun bir oksit tabakası oluşur. Enkodere takılan bir disk uzun yıllar kullanılacağı için bu noktalar önemlidir.
Bazı disklerde kromun üzerine ayrıca bir krom oksit katmanı yapılarak yüzey yansıması azaltılır ve okuma kafasındaki kaçak ışık düşürülür.
Litografi ve aşındırma ile işlenebilir
Krom çizgilerin yapımı Şekil 1’de gösterilmiştir: Cam temizlenir, vakumda saçtırma (sputtering) veya buharlaştırma ile krom katman kaplanır, fotorezist döndürerek kaplanır, ön pişirme yapılır, maske üzerinden UV ışıkla pozlanır, banyo ile kaldırılacak krom açığa çıkarılır, bu krom aşındırma çözeltisiyle giderilir ve son olarak rezist sökülür.
Krom aşındırma çözeltisi (genellikle seryum amonyum nitrat esaslı) yalnızca kromu aşındırır, camı ve fotorezisti etkilemez; böylece desen hassas biçimde “kopyalanır”. Fotomaske endüstrisi onlarca yıldır opak katman olarak krom kullanmaktadır; malzeme, ekipman ve prosesler olgunlaşmıştır ve enkoder diski üretimi bunları doğrudan kullanabilir.
Islak aşındırmada az miktarda alttan aşındırma oluşur ve çizgiler rezist deseninden biraz daha dar çıkar; bu durum maske tasarımında ve proses parametrelerinde telafi edilmelidir.
Diğer malzemelerle karşılaştırma
| Malzeme | Işık engelleme | Yapışma ve aşınma | Kararlılık | Tipik kullanım |
|---|---|---|---|---|
| Krom | İnce olsa da çok siyah | İyi yapışma, sert | İyi | Cam disklerin ve fotomaskelerin opak katmanı |
| Alüminyum | Engeller, yansıtması güçlü | Daha yumuşak, kolay çizilir | Orta | Çoğunlukla yansıtıcı film olarak |
| Altın, gümüş | Engeller | Yumuşak, doğrudan cama yapışması zayıf | Gümüş kararır | Pahalı, genellikle çizgi için kullanılmaz |
Özet
Krom, cam enkoder disklerinde çizgi malzemesi olmasını genel performansına borçludur: Yaklaşık 0,1 μm yeterince siyahtır, sıkı yapışır, aşınmaya ve korozyona dayanır ve olgun litografi ile aşındırma prosesleriyle düzgün ince çizgilere dönüştürülebilir. Bir diskin ışık engelleme kalitesini değerlendirirken özellikle optik yoğunluk, iğne delikleri ve çizgi kenarlarına bakılmalıdır.
Çince orijinal makalenin çevirisi (0014). ENC7 – enkoder diski üreticisi (teklif) · Teknik makaleler · https://enc7.com
© Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. Tüm hakları saklıdır. Bu makale yapay zekâ desteğiyle hazırlanmıştır.