镀铬：在玻璃上镀一层百纳米级的金属膜

玻璃码盘上的黑色刻线，是一层约 0.1 μm 厚的铬膜。它是怎样在真空里镀上去的？膜厚和遮光能力是什么关系？膜为什么会掉、会有针孔？本文用一张动图把镀铬讲清楚。

玻璃码盘上那一圈黑线，其实是一层铬膜，厚度一般只有 0.1 μm 左右，大约是头发丝直径的几百分之一。这么薄的一层金属，却要把光挡得严严实实，还要牢牢“长”在玻璃上，经得起后面的显影、蚀刻和清洗。它是怎么镀上去的？

为什么一定要在真空里镀

在普通空气里，一个铬原子飞不了多远就会撞上空气分子，方向被打乱，还可能先和氧气反应。把腔体抽成真空后，气体分子少了，铬原子可以几乎沿直线飞到玻璃上，膜层纯净、致密。真空同时也减少了水汽和杂质混进膜里的机会。

两种镀法：溅射和蒸镀

溅射：腔体里通入少量氩气，加上电压后形成等离子体。带正电的氩离子被吸向接负电的铬靶，把铬原子一个个“撞”出来，这些原子再落到玻璃上（见图1）。靶背后的磁铁把电子约束在靶面附近，能提高电离效率和镀膜速度，这叫磁控溅射。溅射出来的原子能量较高，膜一般比较致密、附着好，大面积均匀性也容易做。

蒸镀：把铬加热到大量蒸发，原子从源头直线飞到基板上。设备相对简单，但原子能量低，膜的致密度和附着力更依赖基板温度和表面状态。

膜厚和光学密度：遮光能力怎么算

衡量遮光能力用光学密度：OD = −lg T，T 是透过率。

光在金属里按指数规律衰减：膜每增厚相同的一段，透过率就再乘上同一个小于 1 的系数。所以膜连续以后，OD 大致随膜厚线性增加，图1 右侧的读数就是这个关系。

遮光不够会直接降低信号对比度。只看码盘本身，透光缝透过率记为 1，调制度 M = (1 − T) ÷ (1 + T)：OD 1 时约 0.82，OD 2 时约 0.98，OD 3 时约 0.998。膜也不是越厚越好，膜越厚，蚀刻时间越长，侧向腐蚀越多，线宽越难控制。所以膜厚要定在“够用且稳定”的范围里，并且整片均匀。有的码盘还会在铬膜表面加一层氧化铬，用来降低反光、减少杂散光。

附着力：膜要“长”在玻璃上

铬和玻璃的结合本来就比较好，所以它也常被用作其他金属膜的打底层。但前提是表面干净：玻璃上残留一层看不见的油膜，铬就只是“盖”在油膜上，后面显影、蚀刻时会起皮、脱落。常见的做法是镀前彻底清洗，进腔后再用离子轰击做最后一道清洁，必要时加热基板。附着力可以用胶带剥离来检查：贴上胶带再撕下，看膜有没有被带走。

针孔从哪里来

针孔是镀膜最常见的缺陷，来源主要有三类：

• 基板上的颗粒：颗粒挡住铬原子，脚下没镀上；颗粒后来脱落，就留下一个小孔（见图2）。
• 腔体里掉落的碎屑：腔壁和挡板上积的旧膜剥落，落到基板上。
• 局部污染：油点、水渍处膜附着差，后道湿法工序中被掀掉。

控制的办法也对应三条：清洗和装片在洁净环境里做，定期清理腔体，镀后在背光下检查。针孔在背光下是一个亮点，落在刻线上就是漏光点。

小结

镀铬是在真空里让铬原子一层层落到玻璃上。OD 大致随膜厚线性增加，透过率则按十倍一级下降。膜要厚度合适、均匀、附着牢、没有针孔，而这些都离不开干净的表面和干净的腔体。

延伸阅读：ENC7 编码器码盘生产厂家（中文主页） · 码盘技术文库

关于我们：晶正光电专注编码器码盘研发制造，玻璃、金属、PC 码盘均可按图定制。

官网：https://enc7.com

© 廊坊晶正光电技术有限公司 版权所有，未经书面许可不得转载、摘编。本文借助 AI 辅助创作。