真空镀膜机工作原理学习心得.docx

1、真空镀膜机工作原理学习心得真空镀膜机工作原理学习心得镀膜分类个人总结 镀膜作用 我们的产品根据特性要求在生产过程中需要经过两次不同的镀膜，其镀上去的药品不一样，所以所起到的功能也是不一样的，但是值得提一点的是同样的药品同样的机台参数设置不同的情况下镀出来的效果和其作用也是不一样的。 如果把镀膜分类可以分为以下几类 蒸发镀膜 定义:在高真空中用加热蒸发的方法使镀料转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法称蒸发镀膜(简称蒸镀)。 蒸发镀膜的三个过程: A)固相或液相 气相 B)气化原子或分子在蒸发源与基片之间的运输 C) 蒸发源子或分子在基片表面上的沉积过程 优点: 1)设备比较简单，容易操作; 2)

2、制成的薄膜纯度高，质量好，厚度可以较准确控制;3) 成膜速率快，效率高，用掩膜可以获得清晰的图形; 4)薄膜的生长机理比较简单; 缺点:1)不容易获得结晶结构的薄膜; 2)附着力较小; 3)工艺重复性不好; 蒸镀方法 (1)电阻加热蒸镀 加热器材料常使用钨、钼、钽等高熔点金属，按照蒸发材料的不同，可制成丝状、带状和板状。 (2)电子束加热蒸镀 Mo 利用电子束加热可以使钨(熔点3380?)、钼(熔点2610?)和钽(熔点3100?)等高 熔点金属熔化。( 所要提到的是电子枪束蒸发过程中会产生软X射线对人体有害，所以在此过程最好不要趴在透视窗上观看) 溅射镀膜 溅射镀膜:是指在真空室中，利用荷能

3、粒子轰击镀料表面，使被轰击出的粒子在基片上沉积的技术。 定义 用一定能量的离子轰击靶材使靶材分子脱离其表面，并使靶材分子输运到衬底上成膜的方法 优点 ? ? ? ? ? ? ? 任何物质均可用沉积 薄膜与衬底的附着力好 溅射镀膜密度高，针孔少，且膜层的纯度较高 膜厚可控性和重复性好 需要高纯溅射气体 典型工作气压为0.1mTorr-10mTorr 较短的平均自由程 缺点 设备复杂，需要高压装置，沉积速率较低 离子镀膜 离子镀就是在镀膜的同时，采用带能离子轰击基片表面和膜层的镀膜技术。离子轰击的 目的在于改善膜层的性能。离子镀是镀膜与离子轰击改性同时进行的镀膜过程。 在磁控溅射时，将基片与真空室

4、绝缘，再加上数百伏的负偏压，即有能量为100eV量级的离子向基片轰击，从而实现离子镀。 离子镀的原理 离子轰击，确切说应该既有离子又有原子的粒子轰击。粒子中不但有氩粒子，还有镀料粒子，在镀膜初期还会有由基片表面溅射出来的基材粒子。 离子镀也可以在蒸镀的基础上实现，例如在真空室内通入1Pa量级的氩气后，在基片上加上1000V以上的负偏压，即可产生辉光放电，并有能量为数百电子伏的离子轰击基片，这就是二极离子镀。(我们的AS AR机台在离子轰击的时候充入的是Ar所以会产生蓝色光; 之前我接触的机台在离子轰击的时候充入得是氮气所以产生紫色光)当然冲入气体的不同产生的光会不同。 对于真空蒸镀、溅射、离子

5、镀三种不同的镀膜技术，入射到基片上的每个沉积粒子所带的能量是不同的。热蒸镀原子大约0.2eV，溅射原子大约1-50eV，离子镀中轰击离子大概有几百到几千eV。 直流二极型离子镀示意图: 1) 阳极;2)蒸发源;3)进气口;4)辉光放电区;5)阴极暗区;6)基片; 7)绝缘支架;8)直流电源;9)真空室;10)蒸发电源;11)真空系统; 良好的结合强度 对于以耐磨为目标的超硬膜，采用离子镀的目的是为了提高膜层与基片(工件)之间的结合强度。 其原因是离子轰击对基片表面的清洗作用可以除去其污染层，另外还能形成共混的过渡 层。过渡层是由膜层和基片接口上的一层由镀料原子与基片原子共同构成的。如果离子轰击

6、的热效应足以使接口处产生扩散层，形成冶金结合，则更有利于提高结合强度。蒸镀的膜层其残余应力为拉应力，而离子轰击产生压应力，可以抵消一部分拉应力。 离子轰击可以提高镀料原子在膜层表面的迁移率，这有利于获得致密的膜层。如果离子能量过高会使基片温度升高，使镀料原子向基片内部扩散，这时获得的就不再是膜层而是渗层，离子镀就转化为离子渗镀了。离子渗镀的离子能量为1000eV左右。 离子束轰击的另一个重要作用是: 在室温或近室温下能合成具有良好性能的合金、化合物或特种膜层，以满足对材料表面改性的需要。轰击离子既可以是惰性气体原子如Xe，AI，Ne，He等，也可以是反应气体原子如N，O，H以及各种有机化合物气

7、体。 这种离子束辅助沉积可以看成是物理气相沉积和离子注入两种技术改造后有机地结合在一起。虽然使用的离子能量比一般离子注入低，不需要加速器这类昂贵的设备，但是比一般气相沉积设备还是要贵得多。从应用看，这种技术适用于要求精度高、耐磨性特别好的工模具上。 离子镀的类型和特点 离子镀设备要在真空、气体放电的条件下完成镀膜和离子轰击过程。 离子镀设备要由:真空室、蒸发源、高压电源、离化装置、放置工件的阴极等部分组成。 离子镀的缺点 氩离子的轰击会使膜层中的氩含量升高，另外由于择优溅射会改变膜层的成分。 我们国内外常用的离子镀类型如: 空心阴极离子镀(HCD);多弧离子镀;离子束辅助沉积 具体镀膜方法和结

8、构和直流二极型离子镀大致相似不做一一讲解 总结:三种PVD方法对比，如下表。 化学气相沉积(CVD) 定义:在相当高的温度下，混合气体与基体的表面相互作用，使混合气体中的某些成分分解，并在基体上形成一种金属或化合物的固态薄膜或镀层。 区别:化学气相沉积过程的基本步骤与物理气相沉积不同的是，沉积粒子来源于化合物的气相分解反应。这种镀膜方式是一种化学反应 化学气相沉积(CVD)的主要缺点 沉积温度高(900,1200?)，超过了许多任务模具的常规热处理温度，因此镀覆之后还需进行二次热处理，不仅引起基材的变形与开裂，也使镀层的性能下降 。 我们公司现在镀的药品有两种，二氧化硅而和二氧化钛。 AS镀膜

9、 镀的药品是二氧化硅 AR镀膜 镀的药品是二氧化硅+二氧化钛 前者是镀在玻璃的表面上其作用是防尘防油污 后者是镀在摄像头孔的边缘其作用是聚光防止光线折射 对于我们公司的机台在结构上来讲应该是属在蒸镀和离子镀相结合的一种镀膜方式也可以称之为离子镀 1)抽真空过程: 真空系统用到的真空泵有扩散泵(Diffusion pump)，大油封式旋片泵(Roughing pump)，罗茨增压泵(Blower pump) 干泵(Process pump); AS AR真空系统图 图中英文符解释: 篇二:真空电镀用途前景 真空电镀主要包括: 真空蒸镀、溅射镀和离子镀几种类型。它们都是采用在真空条件下，通过蒸馏或

10、溅射等方式在塑件表面沉积各种金属和非金属薄膜，通过这样的方式可以得到非常薄的表面镀层，同时具有速度快附着力好的突出优点，但是价格也较高，可以进行操作的金属类型较少，一般用来作较高档产品的功能性镀层，例如作为内部屏蔽层使用。常见的塑胶产品电镀工艺有两种:水电镀和真空离子镀. 真空离子镀，又称真空镀膜.真空电镀的做法现在是一种比较流行的做法，做出来的产品金属感强，亮度高(而相对其他的镀膜法来说，成本较低，对环境的污染小，现在为各行业广泛采用。 真空电镀适用范围 真空电镀适用范围较广，如ABS料、ABS+PC料、PC料的产品.同时因其工艺流程复杂、环境、设备要求高，单价比水电镀昂贵.现对其工艺流程作

11、简要介绍:产品表面清洁-去静电-喷底漆-烘烤底漆-真空镀膜-喷面漆-烘烤面漆-包装. 真空电镀的做法. 一般真空电镀的做法是在素材上先喷一层底漆，再做电镀(由于素材是塑料件，在注塑时会残留空气泡，有机气体，而在放置时会吸入空气中的水分(另外，由于塑料表面不够平整，直接电镀的工件表面不光滑，光泽低，金属感差，并且会出现气泡，水泡等不良状况(喷上一层底漆以后，会形成一个光滑平整的表面，并且杜绝了塑料本身存在的气泡水泡的产生，使得电镀的效果得以展现( 真空电镀可分为: 一般真空电镀、UV真空电镀、真空电镀特殊.工艺有蒸镀、溅镀、枪色等. 应用举例: PC料耐温130度，只有“真空电镀+UV油光固”才

12、可达到耐130度高温要求。而一般的水电镀是无法对PC料进行电镀的 真空电镀设备是在真空条件下通过蒸馏或溅射等方式在塑件表面沉积各种其他材料的设备。真空电镀设备主要分为:中频磁控真空电镀设备、UV真空电镀设备、小型真空电镀设备等。真空电镀设备广泛应用于机械、冶金、电镀、锻 压、铸造、五金、电子、电器、建筑等领域。 真空电镀的主要用途是:提高金属制品或者零件的耐蚀性能.例如钢铁制品或者零件表面镀锌.提高金属制品的防护装饰性能.钢铁制品表面镀铜,镀镍镀铬等.修复金属零件尺寸,轴等重要机械零件使用后磨损可采用镀铁,镀铬等修复其尺寸.电镀还可以给某种制品或零件的特殊功能.同时在电镀时,镀层金属或其他不溶

13、性材料做阳极,待镀的金属等.从而使基材上镀上金属镀层,改变基材表面性质或尺寸,电镀能增强金属的抗腐蚀性.增加硬度,提高导电性,耐热性等。 真空电镀是一个发展越来越多的行业,而且伴随着现代经的发展,越来越多的真空电镀更是多,而且更重要的一点是真空电镀技术更是层出不穷,其合金镀层具有优异的耐磨性,耐蚀性,镀层厚度均匀性,致密度高等特点,已在电子产品中获得大量应用,随着电子工业的迅猛发展,对电镀技术的要求越来越高,真空电镀的新产品,新工艺层出不穷,而且更重要的它指的是金属材料在真空条件下,运用化学,物理等特定手段进行有机转换,使金属转换成粒子,沉积或吸附在塑胶材料的表面,形成膜,这就是所谓的镀膜 。

14、 真空电镀设备，价格高空间大，小者100万元以内，大者上几百万。中科有条件允许下我相信很快会开发出来的。 篇三:总结 物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。 PVD是制备低维材料的手段，特别是薄膜材料 薄膜材料的制备:气相沉积技术(PVD:蒸发镀、溅射镀、离子镀;CVD)以及溶胶凝胶技术 镀膜技术的评价:1，薄膜性能;2，膜厚分布;3，附着力;4，沉积速度 真空蒸镀:在真空环境中把材料加

15、热熔化后蒸发或升华，使其大量原子、分子、原子团离开熔体表面，凝结在衬底(被镀基体)表面上形成镀膜。用金属、合金或化合物作蒸发材料，可以制出金属、合金、化合物薄膜。具有材料纯、多样性、质量高的特点。最常见的加热方式有:电阻法、电子束法、高频法。 基板不加负偏压, 真空度高, 但蒸气原子能量低, 薄膜与基材结合力很差, 容易剥落从而达不到指标要求, 逐步被淘汰。 真空蒸发镀示意图 主要过程:1、蒸发 2、汽化粒子的输运 3、凝聚、生长过程 1、电阻加热蒸发方式 电子束加热式蒸发源特别适合高熔点(2000?左右)的难熔金属盒非金属材料。由提供电子的热阴极，加速电子的加速器和阳极所组成。特点是:能量高

16、度集中，能使膜料源的局部表面获得极高的温度;通过电参量的调节，能准确地控制汽化温度，不需直接加热坩埚，又可通水冷却，避免了坩埚材料对膜料的玷污。热效率高，热传导和热辐射损失少。缺点是多数化合物材料受到电子轰击会部分分解;残余气体分子和膜料蒸汽会部分被电子所电离。 3、被吸附粒子的凝聚、生长过程: 原子表面扩散 ，发生碰撞，形成原子簇团;原子超过临界值，形成稳定核;稳定核合并;晶核长大;生成连续膜或纳米粒子。 (三)真空蒸发镀工艺 1、一般工艺 镀前准备(清洗蒸发源),抽真空,离子轰击(表面清洗)一烘烤(除吸附气体)一预热(提高基体活性)一蒸发镀一取件,镀后处理一检测一成品。 2、合金蒸发镀工艺

17、 (蒸汽压不同导致组分偏离) (1)多源同时蒸发法 (2)瞬源同时蒸镀法(闪蒸法) 二、溅射镀 (一)概念 用高能粒子轰击固体表面，通过能量传递使固体的原子或分子逸出表面并沉积在基片或工件表面形成薄膜的方法称为溅射镀膜。由于溅射出的离子运动能量高, 能使溅射离子与基体中的原子较好的结合在一起, 因此镀层与基体结合力强, 可得到质量较高并且非常致密的涂层。 (二)镀膜原理 1.离子束溅射:指真空状态下用离子束轰击靶表面，使溅射出的粒子在基片表面成膜。 2.阴极溅射:利用低压气体的异常辉光放电产生的阳离子，在电极作用下高速冲向阴极(耙材)，以致对靶材表面产生非常强烈的溅射作用，并使溅射出的粒子沉积

18、到基片或工件上成膜，是把基片或工件作为阳极。 (三)膜生成的三大阶段: 1.靶面原子的溅射 1)机理 1)高温蒸发2)弹性碰撞 2)靶材表面原子运动现象 粒子能量 高能粒子低能粒子 高能粒子 发生现象 溅射现象原位振动 反冲，联级碰撞 产生效应 原子脱离晶格 提高表面活性 周围原子碰撞移位 2.溅射原子向基片迁移 ? 粒子的平均自由程，决定了靶面与基板的距离 3.成膜粒子向基板入射并沉积成膜 (四)影响溅射量的因素: 溅射量S = Q 溅射效率 Q入射离子数目 1.Q ，气压高，离子数目多，杂质多 2. 1)靶材元素种类;2)入射离子能量 3.T 4.入射角 (五)溅射镀膜的优缺点 优点: 1

19、)适用性广 2)粒子能量高:对基片有清洗，升温的作用;薄膜附着力大。 3)薄膜成分易控制 4)可实现工业化 缺点: 1)装置复杂2)受气氛影响 3)需要制备靶材 4)沉积速度低 均镀能力也不足 5)基片温度高 三、 离子镀膜 (一)基本原理: 在基片和蒸发源间加上数百至数千伏的直流电压，引起氩气的电离，形成低压气体放电的等离子区。处于负高压的基片被等离子体包围，不断遭到氩离子的高速轰击而溅射清洗并活化。然后接通交流电，使蒸发源中的膜料加热蒸发，蒸(转载于:www.xiElw.coM 写论文 网:真空镀膜机工作原理学习心得)发出的粒子通过辉光放电的等离子区时部分被电离成为正离子，通过电场与扩散作

20、用，高速打在基片表面。 此外，大部分仍处于激发态的中性蒸发粒子，在惯性作用下到达基片表面，堆积成薄膜。 离子镀膜原理示意图 (二)常用离子镀膜方法 1、空心阴极离子镀(HCD) 2、多弧离子镀 3、磁控溅射离子镀技术 4、活性反应离子镀 (三)离子镀的优点:(与蒸发、溅射比较) 电场作用下高能离子对基板轰击作用 1.膜层附着力好 2.膜层的密度高 3.绕射性能好(使工件各表面处于电场之中) 4.可镀材质范围广 5.有利于化合物膜层的形成 6.沉积速度高，成膜速度快 三种PVD镀膜机理比较 316L不锈钢:密度 7.98 g/cm3 又称钛钢 ，材料牌号:00Cr17Ni14Mo2 ，添加Mo(23%) ,优秀的耐腐蚀性，耐高温、抗蠕变性能优秀， 优秀的加工硬化性(加工后弱磁性) ，熔 点:13751450C; 固溶处理:10101150C。 采用分步偏压辅助射频(RF)溅射法在316L不锈钢表面制备SiC薄膜。扫描电镜(SEM)观察表明膜致密、均匀、与基体结合牢固。 辐照损伤:辐照对于材料和元器件(包括半导体器件和IC)产生损伤的基本机理是电离损伤和位移损伤。电离损伤主要是在半导体和绝缘体中产生电子-空穴对，需要的能量较低;而位移损伤主要是在半导体中产生晶格空位(即原子离开晶格位置后所留下的空位)，需要的能量要高得多。半导体中的这些损伤也就是造成器件和IC的辐照效应的根本原因。