衍射平显组合镜胶合技术

王钢

【摘 要】衍射平显采用全息光学技术，与普通平显相比，具有更高的飞行信息显示亮度和外景透过率、更大的瞬时视场和总视场。显示的信息经过组合镜准直成像在前方视场内“无限远”处，通过平显组合镜看显示信息的同时，还能同时看到现实外景和目标。

【关键词】衍射平显;组合镜;胶合

1衍射平显组合镜胶合

1.1 胶合前准备

胶合工序對环境要求比较高，需保证胶合间清洁;同时控制室内温度22℃～25℃，相对湿度不大于70%。胶合前的准备工作主要包括下述几点：

1）配置醇醚混合液，无水乙醇与乙醚比例约2：8;

2）戴上橡皮手套，制备若干长绒脱脂棉球备用;

3）准备胶合过程中使用的无尘布;

4）准备胶合过程用到的单面刀片、双面刀片、毛刷等;

5）准备待胶合的组合镜基板和盖板，检查各工作表面的疵病等级是否满足图样要求;

6）检查组合镜基板膜层是否存在色斑、灰雾及脱膜现象;

7）将超净工作台清清干净并启动，准备好需要的专用工装。

1.2 清洁零件

清洁零件是胶合工序的重要环节，如果零件清洁不干净，则容易引起胶层污染，导致胶层质量不合格。清洁光学零件的方法有手工擦拭和超声波自动清洗等多种，超声波清洗适用于镀膜前大批量生产光学零件的清洁。由于组合镜表面已经镀膜，且批量不大，故采用手工擦拭方法进行清洁，清洁零件方法见图4，有关注意事项如下：

1）清洁零件在洁净间内的超净工作台下进行，调整超净工作台出风口风速0.3m/S～0.5m/S;

2）双手佩戴无尘手套，拿住要胶合的零件非工作表面，用高纯氮气吹去零件表面灰尘，或图4所示用毛刷去除表面灰尘;

3）按图5所示用脱脂棉蘸醇醚混合液清洁组合镜基板和盖板的胶合表面，如有局部污染用抛光液复新;

4）清洁擦拭用力要适中，防止划伤表面，按一定的擦拭方向不断地、慢速地旋转脱脂棉、脱脂布或擦拭纸，连续地改变与光学零件表面接触的部分;

5）在黑背景下，利用台灯的反射光检查，对准光学零件表面哈气，使被检查表面凝结一层薄雾;若出现均匀透亮的薄雾且挥发后不存留印迹即表面油脂擦拭干净;

6）若零件表面清洁不干净，重复前述工艺步骤，清洁零件表面至光滑透亮时为上。

1.3 配置胶液GHJ-（Z）型环氧树脂胶分为环氧树脂和固化剂两组分，分别密封在玻璃瓶内，用时将两者混合均匀使用，配置的胶液置于广口玻璃瓶内，相关步骤及注意事项如下：

1）将广口玻璃瓶用醇醚混合液清洁干净，然后用高纯氮气吹干;

2）用醇醚混合液清洁环氧树脂胶和固化剂瓶口，去除瓶盖易将两者倒入广口瓶内;

3）根据零件大小确定用胶量，上组合镜用胶约2组分，后组合镜用胶约4组分，后组合镜用胶约6组分;

4）用干净玻璃棒或其它干净用具将胶液搅拌均匀，确保环氧树脂与固化剂混合充分;

5）将胶液放置在超净工作台处静止放置约5分钟，待胶泡全部消失后使用，胶液静止时间越长浓度越高。

1.4 涂胶

涂胶的工艺要点是，零件中心位置应有尽可能多的胶液。排胶时，在外力的作用下，胶液会往零件的四周流动扩散，这既可使膜层尽可能薄，又可减少出现胶泡。将静止好的胶液大部分倒在清洁的组合基板胶合表面的中心位置，四周边缘分别滴些点状胶液，以避免排胶时周边出现胶泡。

1.5 排胶

排胶属胶合过程的重要一环，目的是实现胶合表面胶层的厚度均匀且无气泡，同时保证零件的中心偏差及平行差满足图样要求，排胶工艺步骤如下：

1）双手夹持清洁的组合镜盖板非工作面，轻轻放在组合镜盖板上;

2）双手均匀用力按压组合镜盖板，使两零件产生相对运动，排出多余的胶液和空气，此过程中双手不得接触零件胶合表面;

3）用蘸有醇醚混合液的脱脂棉球或用过的脱脂布清洁零件四周多余的胶液，在日光灯下，透射及反射状态下检测胶合面是否存在胶泡、灰印等疵病，否则需及时拆开零件，清洁后重新胶合。

1.6 固化胶层

前组合镜为透镜，由凸透镜基板和凹透镜盖板胶合而成。理论上，为保证零件的中心偏差尽可能小，应在定心仪下控制两透镜的相对位置。由于零件尺寸大，无法采用透镜定心仪定心，在我所无反射定心仪的情况下，特将两零件的外径尺寸偏差控制在0.1以内，胶合时，确保两零件四周平齐，既可满足中心偏差不大于0.1的要求。

1.7 清洁及自检

达到组合镜胶层固化时间后，既可去组合镜四周的磁性固定工装;然后用单面或双面刀片清除零件非工作面的残余胶，再用醇醚混合液将零件表面清洁干净。最后在暗背景的白炽灯光下检查胶合层质量，确认胶合层有无气泡、杂质、脱胶等不符合图纸要求的疵病;同时检查零件四周是否平齐，用测角仪检测零件的平行差，确保不大于1′;用厚度仪测量零件的厚度，保证组合镜总厚度在图样允许的范围之内。

1.8 送检

自检合格的组合镜，交由专职检验进行所有特性检测，检测的主要技术指标包括：

1）胶层质量：胶层干净透亮，无脱胶、灰雾等疵病;

2）由分光光计测量组合镜的光学特性，满足图样要求的技术指标;

3）表面质量满足疵病Ⅴ级的要求;

4）零件平行差不大于1′;

5）前组合镜周边误差不大于0.1;

6）零件的厚度在图样要求的范围之内;

7）满足GJB2485-1995的有关环境适应性的要求。

有关使用的检测仪器及检测方法由检验人员确定，在此不再赘述。近几年，已累计胶合各种型号衍射平显组合镜数百台套，工艺过程稳定，合格率达95%以上。

2波长调控工艺改进措施建议

波长调控环境目前处于非洁净室状态下进行。灰尘等杂质会附注于衍射层表面，对于以后的胶合封装带来很大隐患，以及对显示质量影响较大。按照工艺设计要求，波长调控及测试需要在万级洁净室内完成操作。建议在温控箱内制作组合镜测试夹具，用光纤与分光光度计连接。这样就不用取出基板，直接在温控箱内进行波长调制及测试。建议胶合可以采用精度高的修边机代替手工操作。胶合时可以采用辅助式夹具，控制盖板的放置速度和力度，避免手工带来的影响。即提高工作效率，也使组合镜提高了成功率。

主要建议归结于：

1改善实验室生产的洁净恒温恒湿条件;

2尽量用机器手操作代替人工操作才能根本提高成功率和质量一致性稳定性。

3衍射制作工艺方法也需要随之优化简化和改进。

3结论

通过多年来对组合镜胶合工艺的探索，工艺过程不断完善，技术日臻成熟，产品合格率及质量大幅度提升。衍射平显组合镜胶合技术的成功，为产品批量生产及交付起到了重要作用，创造了巨大的经济效益。同时为未来更大难度的产品零件的胶合积累了经验，奠定了技术基础。

参考文献：

[1]《光全息术》于美文、张静方著 北京教育出版社1995年

（作者单位：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所）