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真空镀膜技术入门概念
标签: 真空镀膜
2022-02-09  阅读

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一、镀膜的常见分类

1.分类

    1.1.镀膜技术是表面技术的一类.

    1.2.常见的分类: a.湿式镀膜法: b.干式镀膜法。

    1.2.1.湿式镀膜法可分电镀法、化学镀法,

    1.2.2.干式镀膜法常称真空镀膜法、气相沉积法。可分为;物理气相沉积(Physical Vapor Deposition\PVD),化学气相沉积( Chemical Vapor Deposition\CVD).

    PVD一般可分为:真空蒸发镀膜、真空溅射( Sputtering)镀膜、真空离子镀膜。按照不同的分类方法每一类又可以分出多种,不再一一细说, 重点说明一 下真空蒸镀里的电阻加热蒸鍍、电子束加热蒸镀、离子束辅助蒸镀和溅射里的磁控溅射镀膜。

2.历史

    气相沉积技术是近30年来迅速发展的一门新技术,应用较早,但受真空技术和其它相关技术的限制,发展速度较慢。直到二战时期, 法西斯德国将这技术服务于战争,制备各种军用光学镜片和反光镜, 从而使这一技术在光学工业中得到迅速发展,并用渐形成了薄膜光学,成为光学的重要的分支。它不只是真空应用技术,而是综合了物理、化学一系列的新技术的结果。

3.定义1

    在真空中把金属、合金或化合物进行蒸发(或溅射),使其沉积在被涂覆的物体(称基片、基板或基体)上的方法称为真空镀膜法。真空蒸镀简称蒸镀, 是在真空条件下,用一定的方法加热锻膜材料(简称膜料)使之气化,并沉积在工件表面形成固态薄膜。

    以动量传递的方法,用能粒子轰击材料表面,使其表面原子获得足够的能量而飞逸出来的过程称为溅射。磁控溅射是一种高溅射速率、低基片加热的溅射技术,称为高速低温溅射技术。

    离子镀膜技术简称离子镀,离子镀是在真空条件下,利用气体放电使气体或被蒸发物质部分电离,在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物质或其反应产物沉积在基片上。

    电阻加热蒸镀 是用丝状或片状的钨、钼、钽高熔点金属做成适当形状的蒸发源,将膜料放在其中,接通电源,电阻直接加热膜料而使其蒸发,或者把膜料放入AI203、BeO等坩埚中进行间接电阻加热蒸发。

3.定义2

    电子束加热蒸镀是将膜料放入水冷铜坩埚中,利用高能量密度的电子束加热,使膜料熔触气化并凝结在基体表而成膜。

    为了改善附着力,增加膜的致密性,镀膜前,镀膜过程中辅助离子束进行轰击的镀膜方法称为离子束辅助蒸镀.

4.应用

    真空镀膜技术属于表面处理技术的一类,应用非常广泛。

    1.光学膜:用于CCD 、CMOS中的各种滤波片,高反镜。

    2.功能膜:用于制造电阻、电容,半导体薄膜,刀具镀膜,车灯,车灯罩,激光,太阳能等:

    3.装饰膜:手机/家电装饰镀膜,汽车标牌,化妆品盒盖,建筑装饰玻璃、汽车玻璃,包装袋。

5.现状

    由于真空镀膜起步较晚,又受真空技术的阻制,前期发展较慢,属于新的技术。目前,国外一些发达的国家应用较为广泛。国内起步更晚,受技术的限制,应用范围较少潜力较大,待进一步开发。

二、镀膜的设备

1.常用的镀膜设备(外形)

    1.1.电镀法、化学镀法一般是以槽体流水线形式进行的,设备较为大型,昂贵。

    1.2.箱式真空镀膜机(立式)r中门、双门。

    1.3. 卷绕式真空镀膜机(卧式)

    1.40间歇式镀膜机(立式) ;两箱、三箱。

    1.5.大型镀膜流水线:根据客户要求进行设计。

    这里没有涉及CVD镀膜设备

2.常用的真空镀膜机(镀膜方式)

    2.1.电阻蒸发镀膜机(立式双门、立式钟罩、卧式滚筒、卧式卷绕)。

    2.2.电子束蒸发镀膜机(箱式单门,精密度高)。

    2.3.离子束辅助蒸发镀膜机(箱式单门,电子束,精密度高,致密性好)

    2.4.磁控溅射镀膜机(立式单双门,卧式) .

3.各国的真空镀膜机的现状

    3.1.德国、美国:历史久,制造技术最强,稳定性最好,价格最高(LEYBOLD、VECOO)。

    3.2.日本:制造技术强,稳定性好,价格偏高(新科隆,SHOWA、光驰)。

    3.3.韩国、台湾:制造技术较强,稳定性一般, 价格略高(因泰卡、韩一、韩国真空、龙翩) 。

    3.4.中国:制造技术逐渐加强,制造厂家较多,稳定性不好,价格便宜,镀膜的领域正在扩大,镀膜家快速增加,主要应用于饰品、工具、光学、汽车(南光、北仪、兰州真密、上海曙光、沈阳百乐、广东三束、中环)。

4.真空蒸镀镀膜机的相关参数和结构1

    4.1.真空蒸镀镀膜机的相关参数

    4.1.1.真空室尺寸

    4.1.2.最高加热温度

    4.1.3.高,低真空抽速

    4.1.4.膜厚控制精度

    4.1.5.蒸发器的参数

    4.1.6.离子源的参数

    4 17.连续镀层和时间

    4.1.8.充气系统的参数

    4.1.9.深冷的参数

    4.1.10.操作系统、软件

    另外:冷却水、压缩空气,电量

4.真空蒸镀镀膜机的相关参数和结构2

    4.2.真空镀膜机的结构(单箱式)主要的结构是:枪、泵、、室

    4.2.1.真空室

    4.2.2.工件架

    4.2.3.加热器

    4.2.4.高、低真空泵

    4.2.5.真空计(规)

    4.2.6. 膜厚控制仪

    4.2.7.燕发源(磁控溅射:靶材:蒸镀:膜料)

    4.2.8.离子源

    4.2.9.气体流量计

    4.2.10.深冷

    4.2.11.防污板

    4.2.12.操作系统(软件)

    4.2.13.各连接阀门

    辅助:冰水机、过滤器、空压机、 稳压电源

三、真空镀膜的工艺

1工艺参数

    1.1.真空度

    1.2.温度

    1.3.蒸发速率

    1.4.膜厚(光控、晶控)

    1.5.充气量

    1.6. 工件架转速

    1.7.蒸发能量

    1.8.冷却水温、水压

    1.9.料的纯度、填料高度

    1.10.离子源相关参数(时间,能量)

    1.11.腔内洁净度

    1.12.均匀性

    1.13.重复性(稳定性)

    1.14.膜系层数、稳定性

2.塑料件真空镀膜工艺流程

    烘烤——底漆——装件——抽真空——预清洗——镀膜——充气——开门下件

3.镀膜制品的品质因素

    根据不同的产品不同的要求具体品质要求也不样,但基本的品质要求如下:

    3.1.外观(色泽、点、脏污、刮痕)

    3.2.附着力

    3.3.性能测试(拉膜、水、摩擦、耐腐蚀)