码盘基础知识
玻璃码盘为什么用铬来做刻线
玻璃码盘上那些黑色刻线，是一层约 0.1 μm 厚的铬膜。它薄却够黑，粘得牢、耐磨、耐腐蚀，还能用光刻和蚀刻做出微米级的线条。本文从遮光、附着、耐用和可加工四个方面，讲清楚为什么玻璃码盘普遍选铬。
把一片玻璃码盘对着灯看，刻线是黑的，缝隙是透明的。黑的那部分是一层铬膜，厚度只有约 0.1 μm，按头发丝 50–100 μm 算，比头发丝薄五百到一千倍。能做刻线的金属不止一种，玻璃码盘为什么普遍选铬？
刻线材料要过哪几关
一层能当刻线的膜，至少要同时满足下面几条：
- 够黑：很薄就能把光挡住；
- 粘得牢：在玻璃上不起皮、不脱落；
- 耐用：经得起清洗、擦拭和长期使用；
- 能做细：可以用光刻和蚀刻做出微米级线条，边缘整齐。
铬在这几项上都比较均衡，这是它被普遍采用的根本原因。
薄薄一层就够黑
刻线遮光的程度用光学密度 OD 表示，OD = −lg T，T 是透过率：
| 光学密度 | 透过率 |
|---|---|
| OD 1 | 10% |
| OD 2 | 1% |
| OD 3 | 0.1% |
| OD 4 | 0.01% |
铬对光的吸收和反射都很强，百纳米量级的厚度就能做到很高的光学密度。算一下对比：把缝隙的透光量记作 1，刻线为 OD 3 时只剩 0.001，调制度 M = (Imax − Imin) ÷ (Imax + Imin) = 0.999 ÷ 1.001 ≈ 0.998，几乎是理想的黑白分明。反过来，如果遮光层有针孔或者局部偏薄，这一处就会漏光，信号对比度随之下降。
膜薄还有一个好处：蚀刻时间短，侧向腐蚀少，线条边缘更整齐。
粘得牢、耐得住
铬和玻璃的附着力好，镀金、镀银时常常要先镀一层铬打底，就是这个道理。铬膜硬度高，耐划伤；表面会形成一层致密的氧化膜，对潮气和常用清洗剂都比较稳定。码盘装进编码器后要用很多年，这几点很要紧。
有的码盘还会在铬表面再做一层氧化铬，降低表面反射，减少读数头里的杂散光。
能光刻，能蚀刻
铬刻线的做法见图1：清洗玻璃，真空溅射或蒸镀一层铬，旋涂光刻胶，前烘，透过掩模用紫外光曝光，显影后露出要去掉的铬，用蚀刻液把这部分铬腐蚀掉，最后去胶。
铬的蚀刻液（常用硝酸铈铵体系）只腐蚀铬，不伤玻璃和光刻胶，所以图形能被准确地“复制”下来。光掩模行业几十年来一直用铬做遮光层，材料、设备和工艺都很成熟，码盘制造可以直接借用。
湿法蚀刻会有少量侧向腐蚀，线条会比胶上的图形略窄一点，需要在掩模设计和工艺参数上做补偿。
和其他材料比一比
| 材料 | 遮光 | 附着与耐磨 | 稳定性 | 常见用途 |
|---|---|---|---|---|
| 铬 | 薄层即可很黑 | 附着好、硬 | 好 | 玻璃码盘、光掩模的遮光层 |
| 铝 | 能遮光，反射强 | 较软，易划伤 | 一般 | 多用作反射膜 |
| 金、银 | 能遮光 | 软，直接镀在玻璃上附着差 | 银易发暗 | 成本高，一般不做刻线 |
小结
铬能成为玻璃码盘的刻线材料，靠的是综合表现：约 0.1 μm 就够黑，粘得牢、耐磨、耐腐蚀，又能用成熟的光刻和蚀刻工艺做出整齐的细线。看码盘的遮光质量，重点看光学密度、针孔和线条边缘。
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