衍射平顯組合鏡膠合技術(shù)

王鋼

【摘?要】衍射平顯采用全息光學(xué)技術(shù)，與普通平顯相比，具有更高的飛行信息顯示亮度和外景透過率、更大的瞬時(shí)視場(chǎng)和總視場(chǎng)。顯示的信息經(jīng)過組合鏡準(zhǔn)直成像在前方視場(chǎng)內(nèi)“無限遠(yuǎn)”處，通過平顯組合鏡看顯示信息的同時(shí)，還能同時(shí)看到現(xiàn)實(shí)外景和目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】衍射平顯;組合鏡;膠合

1衍射平顯組合鏡膠合

1.1 膠合前準(zhǔn)備

膠合工序?qū)Νh(huán)境要求比較高，需保證膠合間清潔;同時(shí)控制室內(nèi)溫度22℃～25℃，相對(duì)濕度不大于70%。膠合前的準(zhǔn)備工作主要包括下述幾點(diǎn)：

1）配置醇醚混合液，無水乙醇與乙醚比例約2：8;

2）戴上橡皮手套，制備若干長(zhǎng)絨脫脂棉球備用;

3）準(zhǔn)備膠合過程中使用的無塵布;

4）準(zhǔn)備膠合過程用到的單面刀片、雙面刀片、毛刷等;

5）準(zhǔn)備待膠合的組合鏡基板和蓋板，檢查各工作表面的疵病等級(jí)是否滿足圖樣要求;

6）檢查組合鏡基板膜層是否存在色斑、灰霧及脫膜現(xiàn)象;

7）將超凈工作臺(tái)清清干凈并啟動(dòng)，準(zhǔn)備好需要的專用工裝。

1.2 清潔零件

清潔零件是膠合工序的重要環(huán)節(jié)，如果零件清潔不干凈，則容易引起膠層污染，導(dǎo)致膠層質(zhì)量不合格。清潔光學(xué)零件的方法有手工擦拭和超聲波自動(dòng)清洗等多種，超聲波清洗適用于鍍膜前大批量生產(chǎn)光學(xué)零件的清潔。由于組合鏡表面已經(jīng)鍍膜，且批量不大，故采用手工擦拭方法進(jìn)行清潔，清潔零件方法見圖4，有關(guān)注意事項(xiàng)如下：

1）清潔零件在潔凈間內(nèi)的超凈工作臺(tái)下進(jìn)行，調(diào)整超凈工作臺(tái)出風(fēng)口風(fēng)速0.3m/S～0.5m/S;

2）雙手佩戴無塵手套，拿住要膠合的零件非工作表面，用高純氮?dú)獯等チ慵砻婊覊m，或圖4所示用毛刷去除表面灰塵;

3）按圖5所示用脫脂棉蘸醇醚混合液清潔組合鏡基板和蓋板的膠合表面，如有局部污染用拋光液復(fù)新;

4）清潔擦拭用力要適中，防止劃傷表面，按一定的擦拭方向不斷地、慢速地旋轉(zhuǎn)脫脂棉、脫脂布或擦拭紙，連續(xù)地改變與光學(xué)零件表面接觸的部分;

5）在黑背景下，利用臺(tái)燈的反射光檢查，對(duì)準(zhǔn)光學(xué)零件表面哈氣，使被檢查表面凝結(jié)一層薄霧;若出現(xiàn)均勻透亮的薄霧且揮發(fā)后不存留印跡即表面油脂擦拭干凈;

6）若零件表面清潔不干凈，重復(fù)前述工藝步驟，清潔零件表面至光滑透亮?xí)r為上。

1.3 配置膠液GHJ-（Z）型環(huán)氧樹脂膠分為環(huán)氧樹脂和固化劑兩組分，分別密封在玻璃瓶?jī)?nèi)，用時(shí)將兩者混合均勻使用，配置的膠液置于廣口玻璃瓶?jī)?nèi)，相關(guān)步驟及注意事項(xiàng)如下：

1）將廣口玻璃瓶用醇醚混合液清潔干凈，然后用高純氮?dú)獯蹈?

2）用醇醚混合液清潔環(huán)氧樹脂膠和固化劑瓶口，去除瓶蓋易將兩者倒入廣口瓶?jī)?nèi);

3）根據(jù)零件大小確定用膠量，上組合鏡用膠約2組分，后組合鏡用膠約4組分，后組合鏡用膠約6組分;

4）用干凈玻璃棒或其它干凈用具將膠液攪拌均勻，確保環(huán)氧樹脂與固化劑混合充分;

5）將膠液放置在超凈工作臺(tái)處靜止放置約5分鐘，待膠泡全部消失后使用，膠液靜止時(shí)間越長(zhǎng)濃度越高。

1.4 涂膠

涂膠的工藝要點(diǎn)是，零件中心位置應(yīng)有盡可能多的膠液。排膠時(shí)，在外力的作用下，膠液會(huì)往零件的四周流動(dòng)擴(kuò)散，這既可使膜層盡可能薄，又可減少出現(xiàn)膠泡。將靜止好的膠液大部分倒在清潔的組合基板膠合表面的中心位置，四周邊緣分別滴些點(diǎn)狀膠液，以避免排膠時(shí)周邊出現(xiàn)膠泡。

1.5 排膠

排膠屬膠合過程的重要一環(huán)，目的是實(shí)現(xiàn)膠合表面膠層的厚度均勻且無氣泡，同時(shí)保證零件的中心偏差及平行差滿足圖樣要求，排膠工藝步驟如下：

1）雙手夾持清潔的組合鏡蓋板非工作面，輕輕放在組合鏡蓋板上;

2）雙手均勻用力按壓組合鏡蓋板，使兩零件產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，排出多余的膠液和空氣，此過程中雙手不得接觸零件膠合表面;

3）用蘸有醇醚混合液的脫脂棉球或用過的脫脂布清潔零件四周多余的膠液，在日光燈下，透射及反射狀態(tài)下檢測(cè)膠合面是否存在膠泡、灰印等疵病，否則需及時(shí)拆開零件，清潔后重新膠合。

1.6 固化膠層

前組合鏡為透鏡，由凸透鏡基板和凹透鏡蓋板膠合而成。理論上，為保證零件的中心偏差盡可能小，應(yīng)在定心儀下控制兩透鏡的相對(duì)位置。由于零件尺寸大，無法采用透鏡定心儀定心，在我所無反射定心儀的情況下，特將兩零件的外徑尺寸偏差控制在0.1以內(nèi)，膠合時(shí)，確保兩零件四周平齊，既可滿足中心偏差不大于0.1的要求。

1.7 清潔及自檢

達(dá)到組合鏡膠層固化時(shí)間后，既可去組合鏡四周的磁性固定工裝;然后用單面或雙面刀片清除零件非工作面的殘余膠，再用醇醚混合液將零件表面清潔干凈。最后在暗背景的白熾燈光下檢查膠合層質(zhì)量，確認(rèn)膠合層有無氣泡、雜質(zhì)、脫膠等不符合圖紙要求的疵病;同時(shí)檢查零件四周是否平齊，用測(cè)角儀檢測(cè)零件的平行差，確保不大于1′;用厚度儀測(cè)量零件的厚度，保證組合鏡總厚度在圖樣允許的范圍之內(nèi)。

1.8 送檢

自檢合格的組合鏡，交由專職檢驗(yàn)進(jìn)行所有特性檢測(cè)，檢測(cè)的主要技術(shù)指標(biāo)包括：

1）膠層質(zhì)量：膠層干凈透亮，無脫膠、灰霧等疵病;

2）由分光光計(jì)測(cè)量組合鏡的光學(xué)特性，滿足圖樣要求的技術(shù)指標(biāo);

3）表面質(zhì)量滿足疵?、跫?jí)的要求;

4）零件平行差不大于1′;

5）前組合鏡周邊誤差不大于0.1;

6）零件的厚度在圖樣要求的范圍之內(nèi);

7）滿足GJB2485-1995的有關(guān)環(huán)境適應(yīng)性的要求。

有關(guān)使用的檢測(cè)儀器及檢測(cè)方法由檢驗(yàn)人員確定，在此不再贅述。近幾年，已累計(jì)膠合各種型號(hào)衍射平顯組合鏡數(shù)百臺(tái)套，工藝過程穩(wěn)定，合格率達(dá)95%以上。

2波長(zhǎng)調(diào)控工藝改進(jìn)措施建議

波長(zhǎng)調(diào)控環(huán)境目前處于非潔凈室狀態(tài)下進(jìn)行?；覊m等雜質(zhì)會(huì)附注于衍射層表面，對(duì)于以后的膠合封裝帶來很大隱患，以及對(duì)顯示質(zhì)量影響較大。按照工藝設(shè)計(jì)要求，波長(zhǎng)調(diào)控及測(cè)試需要在萬級(jí)潔凈室內(nèi)完成操作。建議在溫控箱內(nèi)制作組合鏡測(cè)試夾具，用光纖與分光光度計(jì)連接。這樣就不用取出基板，直接在溫控箱內(nèi)進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)制及測(cè)試。建議膠合可以采用精度高的修邊機(jī)代替手工操作。膠合時(shí)可以采用輔助式夾具，控制蓋板的放置速度和力度，避免手工帶來的影響。即提高工作效率，也使組合鏡提高了成功率。

主要建議歸結(jié)于：

1改善實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的潔凈恒溫恒濕條件;

2盡量用機(jī)器手操作代替人工操作才能根本提高成功率和質(zhì)量一致性穩(wěn)定性。

3衍射制作工藝方法也需要隨之優(yōu)化簡(jiǎn)化和改進(jìn)。

3結(jié)論

通過多年來對(duì)組合鏡膠合工藝的探索，工藝過程不斷完善，技術(shù)日臻成熟，產(chǎn)品合格率及質(zhì)量大幅度提升。衍射平顯組合鏡膠合技術(shù)的成功，為產(chǎn)品批量生產(chǎn)及交付起到了重要作用，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)為未來更大難度的產(chǎn)品零件的膠合積累了經(jīng)驗(yàn)，奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《光全息術(shù)》于美文、張靜方著 北京教育出版社1995年

（作者單位：中國航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽電光設(shè)備研究所）