真空濺射鍍膜技術

1、真空濺射鍍膜技術真空濺射鍍膜技術 表面技術工程是將材料表面與基體一起作表面技術工程是將材料表面與基體一起作為一個系統(tǒng)進行設計，利用表面改性技術，薄為一個系統(tǒng)進行設計，利用表面改性技術，薄膜技術和涂層技術，使材料表面獲得材料本身膜技術和涂層技術，使材料表面獲得材料本身沒有而又希望具有的性能的系統(tǒng)工程。沒有而又希望具有的性能的系統(tǒng)工程。 薄膜技術是表面工程三大技術之一。一般薄膜技術是表面工程三大技術之一。一般把小于把小于25um大于大于100nm的膜層稱為薄膜，大于的膜層稱為薄膜，大于25um的膜層稱為厚膜。小于的膜層稱為厚膜。小于100nm的膜層稱為的膜層稱為納米薄膜。納米薄膜。 真空鍍膜是薄膜

2、技術的最具潛力的手段，真空鍍膜是薄膜技術的最具潛力的手段，也是納米技術的主要支撐技術。所謂納米技術，也是納米技術的主要支撐技術。所謂納米技術，如果離開了真空鍍膜，它將會失去半壁江山。如果離開了真空鍍膜，它將會失去半壁江山。1.真空鍍膜分為真空鍍膜分為(蒸發(fā)鍍膜蒸發(fā)鍍膜 ) 、(離子鍍膜離子鍍膜 )、(濺射鍍膜濺射鍍膜 )和和(化學氣相沉積化學氣相沉積 )四種形式四種形式,按功能要求可分為按功能要求可分為(裝飾性鍍膜裝飾性鍍膜)和和(功能性鍍膜功能性鍍膜)。2.濺射是指荷能粒子轟擊濺射是指荷能粒子轟擊(固體表面），使固體表面），使(固體原子或分子）固體原子或分子）從表面從表面 射出的現(xiàn)象。利用濺

3、射現(xiàn)象沉積薄膜的技術叫射出的現(xiàn)象。利用濺射現(xiàn)象沉積薄膜的技術叫(濺射濺射鍍膜鍍膜)。 物理氣相沉積物理氣相沉積(PVD)真空蒸發(fā)鍍膜真空蒸發(fā)鍍膜濺射鍍膜濺射鍍膜離子鍍膜離子鍍膜將真空室中的將真空室中的輝光放電等離子體輝光放電等離子體技術技術與與真空蒸發(fā)鍍膜技術真空蒸發(fā)鍍膜技術結合起結合起來的一種來的一種PVD技術技術真空表面沉積技術起始于真空蒸發(fā)鍍膜，其基本真空表面沉積技術起始于真空蒸發(fā)鍍膜，其基本過程是：過程是： 在真空容器中將蒸鍍材料在真空容器中將蒸鍍材料(金屬或非金屬金屬或非金屬)加熱，加熱，當達到適當溫度后，便有大量的原子和分子離開當達到適當溫度后，便有大量的原子和分子離開蒸鍍材料的表

4、面進入氣相。蒸鍍材料的表面進入氣相。 因為容器內氣壓足夠低，這些原子或分子幾乎因為容器內氣壓足夠低，這些原子或分子幾乎不經(jīng)碰撞地在空間內飛散，不經(jīng)碰撞地在空間內飛散， 當?shù)竭_表面溫度相對低的被鍍工件表面時，便當?shù)竭_表面溫度相對低的被鍍工件表面時，便凝結而形成薄膜。凝結而形成薄膜。真空蒸發(fā)鍍膜原理及其基本過程真空蒸發(fā)鍍膜原理及其基本過程1234569871.基片架和加熱器基片架和加熱器 2. 蒸發(fā)料釋出的氣體蒸發(fā)料釋出的氣體3. 蒸發(fā)源蒸發(fā)源 4. 擋板擋板 5. 返流氣體返流氣體 6. 真空泵真空泵 7. 解吸的氣體解吸的氣體 8. 基片基片 9. 鐘罩鐘罩真空蒸發(fā)鍍膜原理及其基本過程真空蒸發(fā)

5、鍍膜原理及其基本過程蒸發(fā)成膜系統(tǒng)如右圖蒸發(fā)成膜系統(tǒng)如右圖所示。所示。主要部分有：主要部分有：真空容器真空容器(提供蒸發(fā)所需提供蒸發(fā)所需的真空環(huán)境的真空環(huán)境)，蒸發(fā)源蒸發(fā)源(為蒸鍍材料的蒸為蒸鍍材料的蒸發(fā)提供熱量發(fā)提供熱量)，基片基片(即被鍍工件，在它即被鍍工件，在它上面形成蒸發(fā)料沉積層上面形成蒸發(fā)料沉積層)，基片架基片架(安裝夾持基片安裝夾持基片)加熱器加熱器。蒸發(fā)成膜過程是由蒸發(fā)、蒸發(fā)材料粒子的遷移和沉蒸發(fā)成膜過程是由蒸發(fā)、蒸發(fā)材料粒子的遷移和沉積三個過程所組成。積三個過程所組成。真空蒸發(fā)鍍膜原理及其基本過程真空蒸發(fā)鍍膜原理及其基本過程被鍍材料被鍍材料蒸發(fā)過程蒸發(fā)過程蒸發(fā)材料蒸發(fā)材料粒子遷移

6、粒子遷移過程過程蒸發(fā)材料蒸發(fā)材料粒子沉積粒子沉積過程過程蒸發(fā)蒸發(fā)材料材料蒸發(fā)材蒸發(fā)材料粒子料粒子 基片基片(工件工件)濺射鍍膜的原理及特點濺射鍍膜的原理及特點濺射鍍膜：濺射鍍膜：在真空室內用正離子在真空室內用正離子(通常是通常是Ar+)轟擊陰極轟擊陰極(沉積沉積材料做的靶材料做的靶)，將其原子濺射出，遷移到基片，將其原子濺射出，遷移到基片(工件工件)上沉積形成上沉積形成鍍層。鍍層。靶面原子靶面原子的濺射的濺射濺射原子向濺射原子向基片的遷移基片的遷移濺射原子在濺射原子在基片沉積基片沉積靶靶基基片片濺射原子濺射原子正離子正離子濺射鍍膜也是由三個階段組成。濺射鍍膜也是由三個階段組成。直流二極型離子鍍

7、膜直流二極型離子鍍膜離子鍍膜離子鍍膜123456Ar78910111. 鐘罩鐘罩 2. 工件工件 3. 擋板擋板4. 蒸發(fā)源蒸發(fā)源 5. 絕緣子絕緣子6. 擋板手輪擋板手輪 7. 燈絲電源燈絲電源8. 高壓電源高壓電源 9. 底板底板10. 輝光區(qū)輝光區(qū) 11. 陰極暗區(qū)陰極暗區(qū) 鍍前將真空室抽空至鍍前將真空室抽空至6.5 10-3Pa以上真空，然后通入以上真空，然后通入Ar作為作為工作氣體，使真空度保持在工作氣體，使真空度保持在1.3 1.3 10-1Pa。 當接通高壓電源后，在蒸發(fā)當接通高壓電源后，在蒸發(fā)源與工件之間產(chǎn)生氣體放電。源與工件之間產(chǎn)生氣體放電。由于工件接在放電的陰極，便由于工件

8、接在放電的陰極，便有離子轟擊工件表面，對工件有離子轟擊工件表面，對工件作濺射清洗。作濺射清洗。 經(jīng)過一段時間后，加熱蒸發(fā)經(jīng)過一段時間后，加熱蒸發(fā)源使鍍料氣化蒸發(fā)，蒸發(fā)后的源使鍍料氣化蒸發(fā)，蒸發(fā)后的鍍料原子進入放電形成的等離鍍料原子進入放電形成的等離子區(qū)中，其中一部分被電離，子區(qū)中，其中一部分被電離，在電場加速下轟擊工件表面并在電場加速下轟擊工件表面并沉積成膜沉積成膜；一部分鍍料原子則；一部分鍍料原子則處于激發(fā)態(tài)，而未被電離，因處于激發(fā)態(tài)，而未被電離，因而在真空室內呈現(xiàn)特定顏色的而在真空室內呈現(xiàn)特定顏色的輝光。輝光。電 鍍 真空蒸發(fā) 真空濺射 離子鍍膜 鍍覆物質 金 屬金屬某些化合物金屬、合金、

9、化合物、陶瓷、高分子物質金屬、合金、陶瓷、化合物 方 法電 解 真空蒸鍍真空等離子體法離子束法真空等離子體法離子束法粒子動能(Ev)0.20.1 1.0幾個 100幾十 5000沉積速率中 等高(1m/min)(3 75m/min)慢(0.1m/min)高(1m/min)(達 50m/min)附著力較 好一 般 好很 好膜的性質可 能 有 針孔、凸起不太均勻高密度、針孔少高密度、針孔少基片溫度(C)30 200150 500150 800壓強(Pa) 6.510-2Ar 1.310-1 6.51.310-1 6.5 膜的純度取決于鍍槽的清潔和鍍液的純度取決于蒸發(fā)物質的純度取決于靶材料的純度取決于鍍覆物