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CN110133783B - 一种红外窄带滤光片制造方法 - Google Patents

一种红外窄带滤光片制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种红外窄带滤光片制造方法，包括：通过中频溅射的方式镀膜，在靶材溅射过程中向靶材直接冲氢气反应得到带铝的高折射率SIH材料层，其中，所述靶材为硅铝靶。所述中频溅射的方式包括：采用从上往下溅射镀膜，其中，溅射源在上，基材在下。本发明实施例提供的一种红外窄带滤光片制造方法，通过中频溅射的方式镀膜，在靶材溅射过程中向靶材直接冲氢气反应得到带铝的高折射率SIH材料层，因没有采用离子源冲氢气反应，SIH材料层不开离子源辅助成膜，应力降低，变形量减少，得到的SIH材料可见光波段可达到5以上，红外800‑1000nm波段折射率在3.5以上。

Description

一种红外窄带滤光片制造方法
技术领域
本发明属于带通滤光片技术领域，尤其涉及一种红外窄带滤光片制造方法。
背景技术
红外窄带滤光片，目前主要应用于手机、人脸支付系统等生物识别领域，使用在红外800—1000nm带宽、50nm左右的光通窄带，不需要的波段要求都截止，OD值在4到5左右，并且随着角度的变化波长偏移量要求尽量小，并且光谱不能变形，减少信躁比，使器件灵敏度，速度更快。
现有的红外窄带滤光片使用高低射率材料通过不同膜层交替堆加达到效果，一般使用高折射率材料(TI3O5、NB2OB、SIH)低折射率材料(SIO2)。
然而，因成膜温度在150度以上、SIO2应力大并且镜片要求在0.21mm左右，导致成膜变形量大，造成不同滤光片之间的均匀性差异非常大，超出光谱规格要求，降低了产品可用率。红外窄带要求透光区，透过越高成像越清晰，灵敏度越高，现有技术因得到的SIH层折射率有限，在3.5左右，并且截止、带宽稳定性差和透过率偏低，平均值常达不到要求，截止OD值偏低。
传统的材料层获得方式是通过靶材溅射出材料分子先在基材上形成一层薄膜，然后转向通过RF或PBS充入不同的反应气体形成等离子体与基材上薄膜结合形成新的材料层。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红外窄带滤光片制造方法，以解决以上技术问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种红外窄带滤光片制造方法，包括：
通过中频溅射的方式镀膜，在靶材溅射过程中向靶材直接冲氢气反应得到带铝的高折射率SIH材料层，其中，所述靶材为硅铝靶。
可选的，所述中频溅射的方式包括：
采用从上往下溅射镀膜，其中，溅射源在上，基材在下。
可选的，所述中频溅射为采用频率为40kHz的溅射源溅射。
可选的，基材以预设的速度旋转，靶材溅射方向垂直于该旋转平面。
可选的，所述硅铝靶中铝硅含量比例为1：40。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例提供的一种红外窄带滤光片制造方法，通过中频溅射的方式镀膜，在靶材溅射过程中向靶材直接冲氢气反应得到带铝的高折射率SIH材料层，因没有采用离子源冲氢气反应，SIH材料层不开离子源辅助成膜，应力降低，变形量减少，得到的SIH材料可见光波段可达到5以上，红外800-1000nm波段折射率在3.5以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种红外窄带滤光片制造方法的方法流程图。
图2为本发明实施例提供的一种红外窄带滤光片制造方法的又一方法流程图。
图3为本发明实施例提供的一种红外窄带滤光片制造方法的另一方法流程图。
图4为本发明实施例提供的一种红外窄带滤光片制造方法的再一方法流程图。
图5为本发明实施例提供的一种红外窄带滤光片制造方法的镀膜过程示意图。
图6为本发明实施例提供的一种红外窄带滤光片制造方法的镀膜过程的结构示意图。
图7为本发明实施例提供的一种高折射率材料SIH层与低折射率材料SIO2层交替堆积得到滤光光谱效果图。
图8为本发明实施例提供的一种基片的结构示意图。
图9为一种红外窄带滤光片的光谱测试图。
图10为一种红外窄带滤光片的另一光谱测试图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1所示，本实施例提供了一种红外窄带滤光片制造方法，包括：
步骤S1，通过中频溅射的方式镀膜，在靶材溅射过程中向靶材直接冲氢气反应得到带铝的高折射率SIH材料层，其中，所述靶材为硅铝靶。
其中，中频可以选择为40kHz或者其附近频率范围。
具体的，请参阅图2所示，为本发明实施例提供的一种红外窄带滤光片制造方法的又一方法流程图。
请参阅图5所示，为本发明实施例提供的一种红外窄带滤光片制造方法的镀膜过程示意图。
A为阴极(负极)中频溅射；B为靶材(硅铝靶)；C为反应气体离子；D为靶材的粒子；E为自由电子；F为沉积镀层；G为基材；H为基材固定器和阳极(正极)。通过中频溅射产生靶材的粒子，并在基材的表面形成沉积镀层。
本发明实施例提供的一种红外窄带滤光片制造方法，通过中频溅射的方式镀膜，在靶材溅射过程中向靶材直接冲氢气反应得到带铝的高折射率SIH材料层。与传统的材料层获得方式不同，因没有采用离子源冲氢气反应，SIH材料层不开离子源辅助成膜，而是在靶材溅射的过程中直接冲入反应气体在基材上直接形成所需要的材料层。因此其应力降低，变形量减少，得到的SIH材料可见光波段可达到5以上，红外800-1000nm波段折射率在3.5以上。在红外1100-1500nm波段，折射率在3左右，折射率透过带宽，产品规格应用广。
实施例二
请参阅图3所示，在实施例一的基础上，所述中频溅射的方式包括：
步骤S2，采用从上往下溅射镀膜，其中，溅射源在上，基材在下。有别于传统镀膜方式，本实施例通过溅射源在上的方式，将靶材溅射至基材上，形成镀膜，所以靶材也位于基材的上方。
具体的，请参阅图4所示，为本发明实施例提供的一种红外窄带滤光片制造方法的再一方法流程图。
具体的，请参阅图6所示，为本发明实施例提供的一种红外窄带滤光片制造方法的镀膜过程的结构示意图。
溅射时，基片(即基材)在公转盘上旋转。反应气体有氢气(H2)、氧气(O2)和氩气(Ar2)。
进一步的，基材以预设的速度旋转，靶材溅射方向垂直于该旋转平面。
其中，采用中频(40kHz)溅射源，从上至下将靶材材料溅射至基材上。
本实施例中，从上往下溅射镀膜的成膜方式稳定性、重复性和精度均非常好。得到的SIH折射率高，透过带平均值可达到98％以上，shift可做到8.5nm，截止段吸收光量OD值能达到6-7。在红外1100-1500nm波段透过窄带平均透过率仍可做到95％以上，应用范围广泛。
其中，shift指0度至30度角度偏转中心波长偏移量，中心波长等于T＝90％两端波长相加除以2。
作为一种优选方式，铝硅含量比例为1：40，得到的SIO2应力小，变形小，外观良率高。
利用本实施例提供的，整体良率可做到80％，镀膜点在30un已下，产品变形量小均匀性在1个nm，均可切率在98％。
具体的，请参阅图7所示，利用上述制造方法制成的高折射率材料SIH层，与低折射率材料SIO2层交替堆积得到滤光光谱效果。
请参阅图8所示，第一面AR面，其作用为起增透作用，截止效果。第二面IR面25层涂层/主膜系，为光谱成型膜系。
请参阅图9和图10所示，为采用上述制造方法制成的红外窄带滤光片的光谱测试图。
其透过带平均值可达98％以上，0度至30度角度中心波长偏移量可做到8.5nm，截止OD值平均可做到6-7。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种红外窄带滤光片制造方法，其特征在于，包括：
通过中频溅射的方式镀膜，在靶材溅射过程中向靶材直接冲氢气反应得到带铝的高折射率SIH材料层，其中，所述靶材为硅铝靶。
2.根据权利要求1所述的一种红外窄带滤光片制造方法，其特征在于，所述中频溅射的方式包括：
采用从上往下溅射镀膜，其中，溅射源在上，基材在下。
3.根据权利要求1所述的一种红外窄带滤光片制造方法，其特征在于，所述中频溅射为采用频率为40kHz的溅射源溅射。
4.根据权利要求2所述的一种红外窄带滤光片制造方法，其特征在于，还包括：
基材以预设的速度旋转，靶材溅射方向垂直于该旋转平面。
5.根据权利要求1所述的一种红外窄带滤光片制造方法，其特征在于，所述硅铝靶中铝硅含量比例为1：40。
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