低辐射镀膜玻璃产生缺陷的原因分析及控制方法

时间：2015-12-20 23:50:19 所属分类：金属学与金属工艺 浏览量:

摘 要： 关键词： 离线低辐射镀膜玻璃（Low-ECoated Glass）是利用真空磁控溅射工艺，在玻璃表面镀由多层银或锡等金属或其化合物组成的薄膜系，产品对波长范围4.5μm～25μm的远红外线有很高的反射率，具有良好的隔热性能，主要应用于建筑行业。 在实际生产

摘　要：

关键词：
离线低辐射镀膜玻璃（Low-ECoated Glass）是利用真空磁控溅射工艺，在玻璃表面镀由多层银或锡等金属或其化合物组成的薄膜系，产品对波长范围4.5μm～25μm的远红外线有很高的反射率，具有良好的隔热性能，主要应用于建筑行业。
　　在实际生产中，由于工艺控制的失误，会导致最终产品出现各种各样的质量缺陷，如放电纹.颜色不均匀.氧化.针孔.斑点（脱膜.漏镀）.斑纹.划伤.暗道或亮道等。本文将系统分析这些缺陷产生的原因，并针对缺陷产生的原因，提出解决方案，以改进工艺控制方法，提高LOW-E玻璃产品质量。
一.放电纹；
LOW玻璃膜层出现放电纹的原因是阴极放电和基片表面放电，基片表面放电是等离子体中的大量电子游离到基片表面聚集放电，而造成大量电子游离到基片表面的原因则是“阳极消失”，这种现象主要是平面阴极溅射时经常发生，旋转阴极很少发生这种现象。
阴极放电和阳极消失产生的根源就在于平面磁控溅射这种工艺固有的缺陷，这种工艺要求靶和阳极都要有较好的导电性，而在进行反应性溅射时，绝缘的氧化物会在靶和阳极的表面形成电绝缘层，一方面覆盖着电绝缘层的阴极靶面电势会受到很大影响，在气体放电过程中产生的正离子会改变表面上覆盖膜层的电势，甚至可能将表面的电势降为0V，溅射电压UA就会在这个非常薄的覆盖层(厚度为d)上下降，结果电场UA/d就会非常强，甚至会产生电弧，也就是人们常说的放电，这种电弧会对靶和玻璃上沉积的膜层造成破坏，导致放电纹；另一方面阳极覆盖了电绝缘层，电路中的电阻就会增大，溅射过程中的电势也会发生变化，造成阳极悬浮电势较高，从而降低溅射效率和影响膜层的均匀性，同时降低了阳极吸收电子的效率，使得大量电子游离到基片表面聚集放电导致基片表面产生放电纹，这种现象就是“阳极消失”效应。
　　由此可见，导致放电纹的原因是阴极放电和阳极消失，要杜绝放电纹就必须把他们表面的氧化物厚度控制在一定的范围内，要从减少阴极放电和控制电子游离两方面解决，可采用阳极悬浮.加装辅助阳极结合定期清靶的工艺以清洁靶面和阳极表面。
　　二.颜色不均匀
　　造成膜层颜色不均匀的原因有几个方面：
　　1.局部气压不均匀，气压不均匀会导致阴极的溅射电压.电流不一致，导致溅射效率的不一致而造成膜层厚度不均匀，造成局部气压不均匀的原因主要包括抽气设备工作不平衡.真空室漏气.真空室窜气.真空室内壁及部件放气.工作气体供应不匀.工作气体供应过量或配比不当等，这一原因往往是膜层厚度不均匀的主要原因；
　　2.磁场分布不均匀，这一情况很少发生，只要我们日常做好阴极冷却水的维护工作和阴极的定期维护即可；
　　3.电场分布不均匀，导致电场分布不均匀的因素主要是阴极表面的氧化层厚度不匀.阳极的表面质量及导电性.溅射室内各种档板的表面喷砂质量；
　　4.靶材的厚度不均.纯度不足，特别是靶材的表面氧化层厚度不均；
　　5.机械传动不平稳。
　　6..靶材纯度不足；
　　7.电场.磁场不均匀，其中多数情况是电场不均；
　　三.膜层氧化
　　膜层氧化指的是Low—E玻璃在镀膜完成后由于膜层中银受空气中的水汽或者硫化物等污染而氧化。主要由以下几个方面原因引起：
　　1.膜层结构缺陷，主要是金属或合金封闭层（隔离层）的厚度不足或致密性不良，因此，要在保证封闭层厚度的前提下，提高其致密性，要严格控制基础真空.溅射真空，控制溅射电压，以提高溅射离子能量，提高膜层的致密性。
　　2.空气中含水量高，尤其是雨季，容易造成Low—E玻璃的氧化。针对这种情况，一方面在镀膜下片打包时要充入足够量的干燥剂，另一方面要缩短等待中空生产的时间。
　　3.镀膜下片时汗水粘到玻璃上，汗水中含有大量的水.无机盐等，会与Low-E玻璃中的银发生反应，从而导致膜层氧化。汗水粘过的Low-E玻璃最短在1h内就会形成氧化。因此一方面应加强现场工作管理，使用必需的劳保用品和下片方法以避免汗水粘到玻璃上，另一方面汗水接触过的Low—E玻璃要立即清洗，并缩短等待中空合片的时间。
　　4.中空玻璃加工质量问题。中空玻璃漏气.分子筛装填不足等都可能会引起合好中空后的Low—E玻璃氧化。因此，如何提高中空玻璃质量是避免Low—E玻璃后期批量氧化的一个关键因素。
　　四.针孔.斑点；
　　针孔和斑点的成因有两个，即漏镀和脱膜，其具体的成因有以下几个方面：
　　1.基础真空度太低，导致膜层附着力差。溅射室的基础压力应低于4×10-4mbar才能有效地镀膜。真空度不够时镀膜会出现批量性的膜层不牢，发生脱膜现象，用酒精擦洗或用胶带粘拉会出现块状脱膜透亮区。
　　2.原片新鲜度不足，导致膜层的附着力差。由于原片存放时间过长或者储存条件恶劣，使玻璃表面发生霉变，镀膜时就会出现膜层不牢的情况。因此，要采用新鲜的原片，一般用下线四周内的浮法玻璃。
　　3.清洗效果不好。玻璃表面的洁净度直接影响了镀膜质量，在整个镀膜生产的过程中，对质量的控制除了真空环境外，最关键的步骤就在于玻璃的清洗。一旦清洗机清洗能力不够，玻璃表面残留的杂质就会形成点状或块状缺陷。针对这种情况，除了提高清洗设备的性能外，最关键的问题在于对清洗设备的维护，如传送辊是否清洁.水质是否达到要求.风刀内是否有异物.水箱内微生物是否太多等。
　　4.清洗后的二次污染。玻璃清洗后，在进入真空室前应避免二次污染，应让玻璃在一个净化环境中待机。
　　5.溅射室内盖板.挡板等掉渣。由于在镀膜生产过程中所使用的靶材.盖板.挡板均为金属，均有一定的热胀冷缩，当其热胀冷缩时覆盖在其表面的溅射物的膨胀系数与金属不同，故形成龟裂.爆皮，残渣落到玻璃表面就会导致漏镀现象而形成针孔.斑点。因此，在换靶时要对盖板.底板.侧板.阳极板等进行彻底的喷砂处理，喷砂以喷出新鲜面为准。
　　6.真空室内灰尘太多。真空室内灰尘太多也是造成针孔的一个原因，因此，应定期清洁真空室内的灰尘，用布醮甲醇或洒精擦试真空室内壁。
　　五.划伤：镀膜玻璃表面各种线状的划痕。
　　 划伤的形成有两个因素：上下片时的人为划伤和镀膜过程中的设备划伤。上下片时的人为划伤，只要规范操作可以避免。 镀膜过程中的设备划伤有明显的规律，其划伤一定会在一定位置重复出现，呈直线状。镀膜中的划伤多为玻璃面划伤

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