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하드 코팅의 이점
Edmund Optics Inc.

하드 코팅의 이점

광학 부품 코팅에 주로 사용되던 테크닉인 기존의 연질 코팅 방식은 더 높은 성능을 선보이는 하드 코팅 기술로 인해 조만간 잠식될 가능성이 있습니다. 본 어플리케이션 노트에서 상세히 다루듯이 하드 코팅은 기존의 연질 코팅보다 더 많은 이점을 가지고 있습니다.

연질 코팅

연질 코팅(soft coating)은 황화아연, 빙정석을 비롯해 때로는 은으로 구성된 다중 박막으로 이루어집니다. 전통적인 간섭 필터의 경우에는 코팅되는 부분이 주변 환경으로부터 보호받을 수 있게 수직 중합 방식으로 적층되며 대개는 대형 와이퍼로 가운데 부분을 파내게 됩니다. 소재와 제조 방식으로 인해 연질 코팅은 쉽게 깨지는 경향이 있습니다. 습기로 인한 성능 저하를 피하고 코팅의 생명을 연장하기 위해 필터의 가장자리 쪽에는 코팅 소재가 종종 제거됩니다. 완성된 제품의 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다.

Schematic of a traditional interference filter with a thin film coating
그림 1: 박막 코팅이 적용된 전통적인 간섭 필터의 도해

연질 코팅의 비용은 저가의 증착 장비, 신속한 사이클 타임 및 저렴한 플로트 글래스 기판으로 유지되지만, 밀봉 및 링 어셈블리에는 처리 비용이 많이 듭니다. 비용 대비 수량비는 점근적(asymptotic) 경향의 양상을 보이기도 합니다. 즉 수량이 적을 때는 고가이고 1인치 제품을 수십 개 생산하거나 2인치 이상의 제품을 소량 생산한 후에야 비용면에서 안정적인 효과가 나타납니다.

하드 코팅

하드 코팅 필름은 연질 코팅에 비해 더 다양한 이점을 제공하는 플라즈마 증착 공정을 사용해 개발되었습니다. 플라즈마 증착 공정에는 엄격한 제어를 위해 컴퓨터를 사용함으로써 레이어링이 가능해져 환경에 대한 높은 적응력과 향상된 성능을 가질 수 있게 됩니다. 예를 들어 하드 코팅의 투과력은 파장에 따라 더욱 일정해질 뿐만 아니라 일반적으로 연질 코팅의 투과력보다 더욱 뛰어나기까지 합니다.

그림 2에 나와 있듯이 하드 코팅은 가시광 영역과 UV 영역에서 90% 이상의 투과율을 제공할 수 있습니다. 이와 달리 연질 코팅의 투과율은 90%에 못 미치며 UV 근처에서 상당한 성능 저하를 보입니다. 또한 하드 코팅으로는 cut-on 및 cut-off 전환이 개선됩니다. 연질 코팅은 비투과에서 최대 투과까지 점진적으로 변화하지만 하드 코팅은 훨씬 더 가파른 전환을 이룹니다.

Soft Coatings Performance
Hard Coatings Performance
그림 2: 연질 코팅과 하드 코팅의 성능 비교
연질 코팅과 하드 코팅의 기술적 성능 비교
속성연질 코팅하드 코팅유의할 점
수명 1 - 5년 무기한 (정상 작동 조건 하에) 연질 코팅은 환경적 요인, 특히 다습한 환경에 더욱 취약함. 이러한 코팅 수명은 일반적인 사무실 환경에서도 고려해야할 부분입니다.
온도 안정성 파장당 평균 50 ppm 파장당 5 ppm 미만 연질 코팅은 1nm의 필터 허용오차를 위해 ±15°C의 온도 제어가 필요합니다. 하드 코팅은 1ppm/λ보다 훨씬 더 적은 1550nm에서 1 pm/°C 미만의 온도 안정성을 달성할 수 있습니다.
제조 반복성 낮음 높음 하드 코팅은 완전 자동화 공정이 가능해 제조 반복성이 향상될 수 있습니다..
투과 웨이브프런트 에러 λ/4 PV 값 미만으로 달성 가능 λ/4 PV 값 미만으로 달성 가능 하드 코팅은 본래 비코팅 옵틱과 동일한 투과 웨이브프런트 에러(TWE) 값을 갖습니다. 연질 코팅은 적층 공정 후에 대규모의 연마 작업을 거쳐야합니다.
생산 비용 대량 생산의 경우에만 비용이 내려감 제조 반복성과 자동화 공정으로 비용이 적게 듦 I하드 코팅은 대량으로 판매가 되어야만 연질 코팅과 비슷한 혹은 더 적은 비용이 듭니다.
표 1: 연질 코팅과 하드 코팅의 이점 비교
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코팅은 광학 간섭 메커니즘을 통해 빛의 반사 및 투과를 제어합니다. 다음 번 용도에 맞는 코팅을 선택하는 데 도움이 될 기본 지식을 알려 드리겠습니다.

당사는 광대역, v-coat, polarizing, metallic, 그리고 UV, VIS 및 IR 스펙트럼의 narrow bandpass를 포함한 광범위한 single 및 multi-layer 코팅을 제공합니다. EO가 무엇을 해드릴 수 있는지 확인해 보십시오.

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