碼盤基礎知識
玻璃碼盤為什麼用鉻來做刻線
玻璃碼盤上那些黑色刻線，是一層約 0.1 μm 厚的鉻膜。它薄卻夠黑，粘得牢、耐磨、耐腐蝕，還能用微影和蝕刻做出微米級的線條。本文從遮光、附著、耐用和可加工四個方面，講清楚為什麼玻璃碼盤普遍選鉻。
把一片玻璃碼盤對著燈看，刻線是黑的，縫隙是透明的。黑的那部分是一層鉻膜，厚度只有約 0.1 μm，按頭髮絲 50–100 μm 算，比頭髮絲薄五百到一千倍。能做刻線的金屬不止一種，玻璃碼盤為什麼普遍選鉻？
刻線材料要過哪幾關
一層能當刻線的膜，至少要同時滿足下面幾條：
- 夠黑：很薄就能把光擋住；
- 粘得牢：在玻璃上不起皮、不脫落；
- 耐用：經得起清洗、擦拭和長期使用；
- 能做細：可以用微影和蝕刻做出微米級線條，邊緣整齊。
鉻在這幾項上都比較均衡，這是它被普遍採用的根本原因。
薄薄一層就夠黑
刻線遮光的程度用光學密度 OD 表示，OD = −lg T，T 是穿透率：
| 光學密度 | 穿透率 |
|---|---|
| OD 1 | 10% |
| OD 2 | 1% |
| OD 3 | 0.1% |
| OD 4 | 0.01% |
鉻對光的吸收和反射都很強，百奈米量級的厚度就能做到很高的光學密度。算一下對比：把縫隙的透光量記作 1，刻線為 OD 3 時只剩 0.001，調製度 M = (Imax − Imin) ÷ (Imax + Imin) = 0.999 ÷ 1.001 ≈ 0.998，幾乎是理想的黑白分明。反過來，如果遮光層有針孔或者區域性偏薄，這一處就會漏光，訊號對比度隨之下降。
膜薄還有一個好處：蝕刻時間短，側向腐蝕少，線條邊緣更整齊。
粘得牢、耐得住
鉻和玻璃的附著力好，鍍金、鍍銀時常常要先鍍一層鉻打底，就是這個道理。鉻膜硬度高，耐劃傷；表面會形成一層緻密的氧化膜，對潮氣和常用清洗劑都比較穩定。碼盤裝進編碼器後要用很多年，這幾點很要緊。
有的碼盤還會在鉻表面再做一層氧化鉻，降低表面反射，減少讀數頭裡的雜散光。
能微影，能蝕刻
鉻刻線的做法見圖1：清洗玻璃，真空濺射或蒸鍍一層鉻，旋塗光阻，前烘，透過光罩用紫外光曝光，顯影后露出要去掉的鉻，用蝕刻液把這部分鉻腐蝕掉，最後去膠。
鉻的蝕刻液（常用硝酸鈰銨體系）只腐蝕鉻，不傷玻璃和光阻，所以圖形能被準確地“複製”下來。光光罩行業幾十年來一直用鉻做遮光層，材料、裝置和製程都很成熟，碼盤製造可以直接借用。
溼法蝕刻會有少量側向腐蝕，線條會比膠上的圖形略窄一點，需要在光罩設計和製程引數上做補償。
和其他材料比一比
| 材料 | 遮光 | 附著與耐磨 | 穩定性 | 常見用途 |
|---|---|---|---|---|
| 鉻 | 薄層即可很黑 | 附著好、硬 | 好 | 玻璃碼盤、光光罩的遮光層 |
| 鋁 | 能遮光，反射強 | 較軟，易劃傷 | 一般 | 多用作反射膜 |
| 金、銀 | 能遮光 | 軟，直接鍍在玻璃上附著差 | 銀易發暗 | 成本高，一般不做刻線 |
小結
鉻能成為玻璃碼盤的刻線材料，靠的是綜合表現：約 0.1 μm 就夠黑，粘得牢、耐磨、耐腐蝕，又能用成熟的微影和蝕刻製程做出整齊的細線。看碼盤的遮光品質，重點看光學密度、針孔和線條邊緣。
延伸閱讀：ENC7 編碼器碼盤生產廠家（中文首頁） · 碼盤技術文庫
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