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1、Colory ConfidentialSuzhou colory vacuum plating Co.LTDCOLORY真空镀膜技术真空镀膜技术基础篇基础篇Date：2012.03.17Date：2012.03.17苏州博亚科技有限公司苏州博亚科技有限公司1Colory ConfidentialSuzhou colory vacuum plating Co.LTDCOLORY一、真空科学的发展及应用一、真空科学的发展及应用二、真空镀膜技术及其特点二、真空镀膜技术及其特点三、真空镀膜技术的分类三、真空镀膜技术的分类三、真空镀膜生产工艺讲解三、真空镀膜生产工艺讲解四、真空镀膜核心技术讲解四、真空镀
2、膜核心技术讲解五、五、PVD & CVD 简单讲解简单讲解、Q&A苏州博亚科技有限公司苏州博亚科技有限公司2Colory ConfidentialSuzhou colory vacuum plating Co.LTDCOLORY一、真空镀膜的发展及应用真空镀膜，自二次世界大战首次正式应用于工业化生产以来，走过了一段很漫 长的发展路程。 真空镀膜首先是应用于光学领域，二战中德国人首先采用真空蒸发镀膜法镀制了 大量的光学镜片应用于军事望远镜和瞄准镜，并一直发展到高透过率、高反射率、 分光过滤等现代光学玻璃镀膜应用； 真空镀膜技术是真空应用技术的一个重要分支，它已广泛地应用于光学、电子学、 能源开发
3、，理化仪器、建筑机械、包装、民用制品、表面科学以及科学研究等领域 中。真空镀膜所采用的方法主要有蒸发镀、溅射镀、离子镀、束流沉积镀以及分子 束外延等。此外还有化学气相沉积法。如果从真空镀膜的目的是为了改变物质表面 的物理、化学性能的话，这一技术又是真空表面处理技术中的重要组成部分。 可以对珠宝、钟表外壳表面、纺织品金属花纹、金丝银丝线等蒸镀装饰用薄膜， 以及采用溅射镀或离子镀对刀具、模具等制造超硬膜。近两年内所兴起的多弧离子 镀制备钛金制品，如不锈钢薄板、镜面板、包柱、扶手、高档床托架、楼梯栏杆等 目前正在盛行。苏州博亚科技有限公司苏州博亚科技有限公司3Colory ConfidentialS
4、uzhou colory vacuum plating Co.LTDCOLORY在另一真空镀的应用领域：新兴的电子行业，真空镀膜法被大量应用 于电阻、电容和半导体的制造，后来这一技术又逐渐发展成为集成电路和 微电子器件的细微加工领域，并一直应用到现在；同样新兴的材料改性也 需要提供大量具有特殊性能的工程材料，而在材料改性和薄膜技术方面真 空电镀又是走在了技术的前沿，特别是在高腐蚀、高耐温、高强度、高润 滑等领域，真空镀膜法有其强大的技术优势并将一直发展下去；伴随着真 空电镀设备和技术的不断改进，加工成本的不断降低，特别是自70年代后 期磁控溅射镀膜工艺和设备的发展，越来越多的真空镀膜加工被应用
5、到装 饰+防腐领域，特别是在一些高端消费品的表面装饰已经可以看到真空电 镀的应用了。一、真空镀膜的发展及应用苏州博亚科技有限公司苏州博亚科技有限公司4Colory ConfidentialSuzhou colory vacuum plating Co.LTDCOLORY真空电镀有着其自身不可替代的优势：镀膜种类广泛（理论上可镀任何材 料）、膜层控制精确（可以实现纳米精细加工）、环保无害（无传统湿法电镀的 废液、废气污染）、膜层性能优异、节约金属材料等一系列优势，其广泛的应用 领域正再给传统的表面处理手段带来强大的冲击。当然，真空电镀也不是无所不 能，其自身也存在一些局限，列如：设备投入昂贵、技
6、术要求高、行业配套服务 不健全以及人们对真空电镀行业的不了解等，但是本人相信随着真空电镀技术的 不断发展以及应用领域的不断延伸，所有的这些局限必将被一一解决，真空电镀 应用的未来必定不可限量。真空镀膜技术是一种新颖的材料合成与加工的新技 术，是表面工程技术领域的重要组成部分。 真空镀膜技术是利用物理、化学手段将固体表面涂覆一层特殊性能的镀 膜，从而使固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导 磁、绝缘和装饰等许多优于固体材料本身的优越性能，达到提高产品质量、延长 产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用。因此真空镀膜技术被誉为 最具发展前途的重要技术之一 ，并已在高技术
7、产业化的发展中展现出诱人的市 场前景。这种新兴的真空镀膜技术已在国民经济各个领域得到应用，如航空、航 天、电子、信息、机械、石油、化工、环保、军事等领域。一、真空镀膜的发展及应用苏州博亚科技有限公司苏州博亚科技有限公司5Colory ConfidentialSuzhou colory vacuum plating Co.LTDCOLORY真空镀膜原理真空镀膜原理苏州博亚科技有限公司苏州博亚科技有限公司6Colory ConfidentialSuzhou colory vacuum plating Co.LTDCOLORY二、真空镀膜技术及其特点在真空中把金属，合金或化合物进行蒸发（或溅射），使
8、其沉积在被涂的物体 （称基片，基板或基体）上的方法称为真空镀膜法在材料表面上，镀上一层薄 膜，就能使该种材料具许多新的物理和化学性能过去在物体表面上镀膜作为物体 表面改性的一种方法，所采用湿式镀膜法，即电镀法和化学镀法电镀法中被电解 的离子镀到作为电解液另一个电极的基体表面上因此，这种镀膜的基体应是良导 体，而且镀膜厚度难以控制，化学镀法是应用化学还原原理，使镀膜材料溶液迅速 参加还原反应，沉积在基体上，这两种方法不但膜的附着强度差，膜层厚度不均， 还会产生大量的废液而造成公害因此它们在薄膜制备工艺上受到了很大的限制 真空镀膜法是一种新的镀膜工艺，由于镀膜制备工艺是在真空条件下进行的， 故称真
9、空镀膜法亦称干式镀膜法它与湿式镀膜法比较有如下特点： 真空下制备薄膜，环境清洁，膜不易受污染，可获得致密性好，纯度高，膜 厚均匀的涂层 膜材和基体材料有广泛的选择性，薄膜厚度可进行控制，可以制备各种不同 的功能性薄膜 膜和基体附着强度好，膜层牢固 不产生废液，可避免对环境的污染苏州博亚科技有限公司苏州博亚科技有限公司7Colory ConfidentialSuzhou colory vacuum plating Co.LTDCOLORY表一：镀膜方法比较表一：镀膜方法比较二、真空镀膜技术及其特点项目原理待镀物件镀膜材料镀层应用操作条件电镀法电解液离解必须导电必须导电比较厚,厚 度难控制, 膜层
10、均匀性 不易控制一般金属表 面保护光亮 层有电解液污 染,劳动条 件差化学镀膜化学还原反 应形状要有一 定规则要能配成溶 液,并还能 参加化学反 应牢固性,耐 磨性,均匀 性都不理想, 厚度难控制轻工,手工 产品化学药品对 操作者有害真空镀膜在高真空条 件下蒸发或 溅射任意的导电, 绝缘材料金属,介质, 高熔点材料 均可牢固性,均 匀性很好, 厚度可控制光学膜,电 学膜,超导 膜,磁性膜 等清洁,劳动 强度低苏州博亚科技有限公司苏州博亚科技有限公司8Colory ConfidentialSuzhou colory vacuum plating Co.LTDCOLORY三、真空镀膜技术的分类三、
11、真空镀膜技术的分类工作方式表面处理的 目的处理方法粒子运动 能量等离子体高真空真空 蒸发 镀膜0.1-1ev等离子熔射 辉光放电分解电阻加热蒸发电子束蒸发 真空电弧蒸发 真空感应蒸发分子束外延真空 溅射 镀膜10-100rv放电电流:真流,交流,高频 电极数目:2极,3极,4极 反应溅射,磁控溅射,对向靶 溅射离子束溅射镀膜真空 离子 镀膜数10- 5000ev直流二极型多阴极型 ARE型,增强ARELPPD型 HCD型高频型单一离子束镀膜 集笔离子束镀膜CVD化学反映 热扩散等离子增强化学气相沉积 (PCVD)低压等离子化学气相沉积 (LPCVD)微细加工 (表面厚度 减少)离子刻蚀数百ev
12、- 数kev高频溅射刻蚀等离子刻蚀 反应离子刻蚀离子束刻蚀 反应离子束刻蚀 电子束刻蚀X射线曝光表面改性 (不改变表 面厚度)离子注入数kev- 1000kev活性离子冲击 离子氮化离子注入PVD薄股沉积 (表面厚度 增加)表二：真空表面处理技术的分类表二：真空表面处理技术的分类苏州博亚科技有限公司苏州博亚科技有限公司9Colory ConfidentialSuzhou colory vacuum plating Co.LTDCOLORY真空蒸发镀是利用膜材加热装置的热能，在真空条件下，使膜材原子靠热运 动而逸出膜材表面，并沉积到基片表面上去的一种沉积技术然而在近年来这 种技术又与离子参入想结
13、合，当具有一定动能的离子入射到用膜材所做的靶子 表面上去以后，可将靶材原子击出而产生离子溅射效应这时，如果将基片放 置到靶的附近，被溅射出来的靶材原子就会沉积到基片的表面上形成薄膜，这 就是真空溅射镀膜技术 离子镀兼有真空蒸发镀和真空溅射镀的特点这种镀膜是在辉光放电的等离 子体气氛中使气体或被镀物质离化而且需要将基片接入负电位后而成膜的因 此，离子镀是气体离子或被镀物质离子轰击作用下的镀膜方法 当能量较高的离子射到靶表面上时，又可钻入靶的表面内部而产生离子注入 效应注入到靶材表面层的离子，不但可以改变表面层的化学组成，而且也改 变了该层的结晶结构，从而使材料表面层的性能发生了变化 通常把真空蒸
14、镀，溅射镀，离子镀称为物理气相沉积（Physical Vapor Deposition)技术，简称PVD技术与此对应的是化学气相沉积（hemical Vapor Deposition)技术这种技术是在高温下依靠化学反应并且是把反应物 是气体而生成物是固体作为特点来制备薄膜的在化学气相沉积技术中，近年 来又出现了低压化学气相沉积（Low Pressure chemieal Vapor Deposition) 技术，简称LPCVD技术，和等离子体增强化学气相沉积（Plasma Chemical Vapor Deposition)技术，简称PCVD技术三、真空镀膜技术的分类三、真空镀膜技术的分类苏州
15、博亚科技有限公司苏州博亚科技有限公司10Colory ConfidentialSuzhou colory vacuum plating Co.LTDCOLORY二、真空镀膜相关专业名词解释标准环境条件standard ambient condition： 温度为20，相对湿度为65%，大气压 力为：101325Pa=1013.25mbar=760Torr。 气体的标准状态standard reference conditions for gases：温度为0，压力为： 101325Pa。 真空vacuum：在指定空间内，低于环境大气压力的气体状态。 真空度degree of vacuum：表示
16、真空状态下气体的稀薄程度，通常用压力值来表示。 真空区域ranges of vacuum：真空区域大致划分如下：真空区域压力 Pa Torr 低真空105102 7601 中真空10210-1 110-3 高真空10-110-5 10-310-7 超高真空10-5 10-7苏州博亚科技有限公司苏州博亚科技有限公司11Colory ConfidentialSuzhou colory vacuum plating Co.LTDCOLORY二、真空镀膜相关专业名词解释?真空镀膜vacuum coating：在处于真空下的基片上制取膜层的一种方法。?电子束蒸发electron beam evaporation：通过电子轰击使蒸发材料加热的蒸发。?激光束蒸发laser beam evaporation：通过激光束加热蒸发材料的蒸发。?真空溅射vacuum sputtering：在真空中，惰性气体离子从靶表面上轰击出原子
