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1、制工部PVD社團系列教材PVD技朮簡介技朮簡介 蘇會軍 2007.11.13制工部PVD社團系列教材報告大綱報告大綱PVD技朮基礎理論介紹技朮基礎理論介紹1.PVD工藝流程工藝流程2.PVD技朮發展應用技朮發展應用3.制工部PVD社團系列教材1.PVD介紹介紹何謂何謂PVDPVD？ 物理氣相沈積物理氣相沈積(Physical Vapor Deposition)(Physical Vapor Deposition)PVDPVD的用途的用途vv鍍鍍金金屬屬的的目目的的: :美美觀觀、防防腐腐蝕蝕、耐耐磨磨、導導電電、反反光光、反反射射熱熱等等。vv所鍍的厚度與材料視實際的用途而不同所鍍的厚度與材料
2、視實際的用途而不同。PVD技朮基礎理論介紹技朮基礎理論介紹制工部PVD社團系列教材2.PVD原理原理 PVD(Physical Vapor Deposition)即物理氣相沉積技朮即在電場作用下形成的等離子體中, 塊體材料被濺射出來, 而沉積在工件表面, 形成一定厚度的薄膜. 濺射出的靶材粒子氣體離子電子靶材工件制工部PVD社團系列教材 氬氣在電場作用下被離化同時被加速, 向加有負電壓的靶面飛去, 轰击靶材表面，引起靶材表面各种粒子，如原子、分子或团束逸出即產生溅射。溅出的中性原子與真空腔內同時被離化的氣體粒子反應而沉积到工件表面上，於是形成了一定厚度的膜层。2. 1 PVD過程制工部PVD社
3、團系列教材第一步氣體離化第一步氣體離化eAr+Ar能量離子化離子化Argon氣體團Ar + e Ar+ +2e 以以TiN為例為例, 過程如下過程如下:制工部PVD社團系列教材第二步 濺射Ar+ + Ti Ti(Atom) +Ar+靶材被濺射出的靶材粒子Power氣體離子Ar+接地PVDPVD原理原理制工部PVD社團系列教材第三步 反應成膜Ar+ + N2 2N +Ar+ Ti + N TiN基底材料制工部PVD社團系列教材3. PVD生產流程圖制工部PVD社團系列教材4. PVD設備4.1 清洗線制工部PVD社團系列教材: 工件: : 工件的運動軌跡: : 靶材Tn: : 反應氣體真空室前門
4、T1T2T3T44.2 鍍膜機單筒式鍍膜機單筒式鍍膜機制工部PVD社團系列教材T1T2: : 工件工件: : 工件的運動軌跡工件的運動軌跡: : 靶材靶材Tn: : 反應氣體反應氣體 (N2, C2H2)(N2, C2H2)T3T4T5T6T7T8連續式鍍膜機制工部PVD社團系列教材设备真空系统激发系统电控系统PLC粗抽加热系统细抽加热管红外线电源工件偏压靶材触摸屏机械泵罗茨泵扩散泵分子泵直流射频中频平面圆柱直流单向或双向脈沖鍍膜機結構介紹制工部PVD社團系列教材4 PVD技術魚骨圖 挂具設計挂具設計設備真空系統電控系統激發系統加熱系統 气体材料 靶材 基材制程 偏壓電源 氣路膜系設計真空度鍍
5、膜時間工件旋轉速度 濺射電源 旋轉方式裝夾系統遮蔽系統 材料（SUS, Ti）等離子監控儀 (PEM)氣體分壓控制器 ( OGC)殘余氣體分析儀 (RGA)氣體流量控制器 (MFC)監控系統膜厚可靠度耐磨耗光澤度色差硬度附著力檢測系統環境濕度潔淨度防震動防靜電溫度流量分壓 位置電流電壓功率電流 電壓佔空比O2ArC2H2N2TiNiCrZrSUSTi塑膠公轉自轉可操作性形狀尺寸彈性導電性制工部PVD社團系列教材5. PVD檢驗規範一覽表制工部PVD社團系列教材6.材質要求材質要求哪些材質可以PVD?1.不銹鋼、高速鋼、鎢鋼、玻璃基板2.電鍍處理後的銅合金、鋅合金3.電鍍處理後的ABS、PC、A
6、BS+PCPVD技朮基礎理論介紹技朮基礎理論介紹制工部PVD社團系列教材v高金屬質感和艷麗飽滿的色彩效果高金屬質感和艷麗飽滿的色彩效果v優異的功能性優異的功能性(與基材的良好結合與基材的良好結合高的硬度和耐磨高的硬度和耐磨性等性等)v底材選擇的多樣化底材選擇的多樣化(如不鏽鋼如不鏽鋼鈦合金鈦合金甚至鋁合金甚至鋁合金)v制程的良好的穩定性和再現性制程的良好的穩定性和再現性v適應現代環保潮流適應現代環保潮流PVD發展應用發展應用7.PVD優點優點制工部PVD社團系列教材8.真空技术的应用领域平面显示器產業電腦資訊產業光儲存媒體半导体产业通訊產品消費性電子汽车工业军事航空航海PVD發展應用發展應用制
7、工部PVD社團系列教材9.真空镀膜技术在富士康的应用不锈钢手机殼装饰膜手機視窗半透膜金属化装饰性镀膜金屬質感非導電膜NC-VMTFT-LCD光学镀膜EMI处理刀模具镀膜PVD發展應用發展應用制工部PVD社團系列教材PVD產品展示產品展示PVD技朮基礎理論介紹技朮基礎理論介紹制工部PVD社團系列教材二二.PVD工藝流程工藝流程清洗清洗PVD核心工藝核心工藝鍍膜鍍膜 為了更好的講解為了更好的講解PVD技朮的具體工藝流程，我們技朮的具體工藝流程，我們以目前生產的以目前生產的N專案前蓋的專案前蓋的PVD過程講解過程講解PVD工藝工藝PVD工藝流程工藝流程制工部PVD社團系列教材上挂清洗烘烤鍍膜下挂入庫
8、全檢來料抽檢涂抗指紋油UV終檢PVD工藝流程工藝流程PVD工藝流程制工部PVD社團系列教材為什麼要清洗？清洗的效果有什麼影響？為什麼要清洗？清洗的效果有什麼影響？ 清洗效果的好壞清洗效果的好壞,直接關系到金屬表面防護層的直接關系到金屬表面防護層的附著力附著力,可保証涂層不脫落可保証涂層不脫落,不起泡不起泡,不產生裂紋不產生裂紋,保証保証防銹封存防銹封存,表面改性表面改性,轉化膜質量轉化膜質量,是后續工序順利進行是后續工序順利進行不可少的工序不可少的工序.而清洗效果又與清洗工藝密不可分而清洗效果又與清洗工藝密不可分,如如何有效而合理地制定清洗工藝何有效而合理地制定清洗工藝,將是整個清洗效果的將是
9、整個清洗效果的至關因素至關因素.制工部PVD社團系列教材清洗流程介紹清洗流程介紹清洗流程清洗流程酸洗酸洗脫脂脫脂除蠟除蠟上挂上挂慢拉慢拉切水切水烘烤烘烤PVD工藝流程工藝流程制工部PVD社團系列教材清洗清洗-上挂上挂 首先將產品上挂到清洗治具要求戴專用手套并且在手套外戴指套。上挂后的清洗挂具PVD工藝流程工藝流程制工部PVD社團系列教材清洗清洗-除蠟除蠟 超聲波清洗除蠟超聲波清洗除蠟清清洗后有三道軟水槽清洗洗后有三道軟水槽清洗具體參數如下具體參數如下除蠟槽軟水槽溫度805555時間360S30S搖擺25次/分25次/分酸鹼性鹼性PVD工藝流程工藝流程制工部PVD社團系列教材超聲波清洗原理超聲波
10、清洗原理 超聲波是利用超聲波空化沖擊效益超聲波是利用超聲波空化沖擊效益.由超聲波由超聲波發振箱發出高頻高壓振蕩信號發振箱發出高頻高壓振蕩信號,經換能器巒換為機經換能器巒換為機械振動傳入到清洗介質中去械振動傳入到清洗介質中去.以連續不斷的方式產以連續不斷的方式產生幅射狀連續傳播的超聲波束生幅射狀連續傳播的超聲波束,它在介質中傳播時它在介質中傳播時會產生成千上萬個負壓小氣泡會產生成千上萬個負壓小氣泡,這些小氣泡在一定這些小氣泡在一定壓力下壓力下,在清洗物體表面形成一連串密集的爆炸在清洗物體表面形成一連串密集的爆炸,不不斷沖擊被清洗物體的表面斷沖擊被清洗物體的表面,包括穿透到被清洗物的包括穿透到被清
11、洗物的另一側面另一側面,以及所有侵入介質中的內腔以及所有侵入介質中的內腔,盲孔盲孔,狹縫狹縫將清洗物表面附著的污垢剝落將清洗物表面附著的污垢剝落,達到完美的清洗效達到完美的清洗效果。果。制工部PVD社團系列教材超聲波振頻的調整超聲波振頻的調整 超聲波清洗主要靠空穴的作用超聲波清洗主要靠空穴的作用,聲學參數和清洗液的物聲學參數和清洗液的物理化學性質理化學性質.但是影響產生空穴的主要因素有哪些呢但是影響產生空穴的主要因素有哪些呢: 1.超聲波聲強超聲波聲強(聲壓聲壓).在液體中只有交奕聲壓幅值超在液體中只有交奕聲壓幅值超過靜壓力時才出現負壓過靜壓力時才出現負壓,而負壓要超過液體強度才產生而負壓要超
12、過液體強度才產生空穴空穴,使液體產生空穴的最低聲強為空化閥使液體產生空穴的最低聲強為空化閥.聲強的選聲強的選擇擇12W/Cm2,當聲強增加時當聲強增加時,空化強度也增大空化強度也增大,同時同時,空空穴的數量也增加穴的數量也增加,有利于清洗有利于清洗. 2.超聲波的頻率超聲波的頻率2050khz內內,當頻率較小時當頻率較小時,噪音較噪音較大大. 3.液體表面張力大液體表面張力大,則空穴崩潰時釋放的能量也大則空穴崩潰時釋放的能量也大制工部PVD社團系列教材 但如何選擇超聲波強度但如何選擇超聲波強度,將是一個至關重要的問題將是一個至關重要的問題,聲聲波強度太大波強度太大,將腐蝕材料基體，對材料產生蝕
13、點，超聲將腐蝕材料基體，對材料產生蝕點，超聲波強度太弱，又達不到清洗效果波強度太弱，又達不到清洗效果.以鋁材為例以鋁材為例:鋁合金鋁合金是一種有色金屬是一種有色金屬,密度是密度是2.7g/cm3,它在頻率為它在頻率為28khz以上的超聲波內清洗時以上的超聲波內清洗時,材料表面將會產生蝕點材料表面將會產生蝕點(白點白點).但對于鈦合金來說但對于鈦合金來說,又不一樣又不一樣,鈦合金密度為鈦合金密度為4.5g/cm3,介于鋁和鋼介于鋁和鋼(7.8g/cm3)之間之間,它在它在48khz的超聲波下也的超聲波下也很難產生蝕點很難產生蝕點.因此因此,對于各種不同型號的材料來說對于各種不同型號的材料來說,應
14、應嚴格分析其物理化學性能嚴格分析其物理化學性能,采用不同頻率的超聲波采用不同頻率的超聲波,以以期達到完美的清洗效果期達到完美的清洗效果. 超聲波是由主機箱超聲波是由主機箱,超聲波換能器超聲波換能器,振蕩子三部分振蕩子三部分組成組成,振蕩子振動形式可分為底式發振振蕩子振動形式可分為底式發振,側式發振等側式發振等.制工部PVD社團系列教材3#軟水槽清洗2#軟水槽清洗1#軟水槽清洗脫脂槽清洗脫脂槽清洗清洗清洗-脫脂脫脂清洗時間360S溫度605性質鹼性PVD工藝流程工藝流程脫脂脫脂OK制工部PVD社團系列教材鹼液清洗原理 由于在整個清洗生產中,主要是鹼液脫脂清洗,同時配合超聲波振動,使金屬表面淨化.
15、鹼液脫脂以其價格低,化學危害性小而被廣泛采用.因此,下面著重介紹一下鹼液清洗時的一些基礎知識.鹼液清洗又稱化學除油或化學脫脂. 鹼液清洗的目的是去除油污,油污的主要成份是各種動植物油脂和礦物油,它們按其性質不同可分為皂化油和非皂化油. 皂化油-能與鹼反應生成肥皂的油脂,如各種動植物油脂,其成份甘油三脂肪酸酯, 油脂不溶於水,生成脂皂后能溶於水且從被處理的表面上除去. 非皂化油-不與鹼起化學反應的礦物油，如潤滑油，凡士林等，但可加入表面活性物質如硅酸鈉等，特別是表面活性劑，如OP-10乳化劑等非皂化油轉化為乳化液而除去.制工部PVD社團系列教材化學除油溶液成分及其工藝條件氫氧化鈉(NaOH):氫
16、氧化鈉在化學除油中起重要作用,且消耗量大,當含鹼量低,PH值小于10.5時,硬脂酸鈉發生水解,除油效果降低;濃度太高又會使硬脂酸鈉等表面活性劑溶解度降低,同時也使零件水洗性巒差.對于鋼鐵零件的除油液來說,氫氧化鈉的含量范圍較寬,對于有色金屬零件來講,可以不加或少加氫氧化鈉,以免造成腐蝕.碳酸鈉(NaCO3):它是除油溶液的良好緩蝕劑,當PH值降低時發生水解,生成的氫氧化鈉可以保持鹼度.但碳酸鈉皂化與分散作用較弱,但因鹼性低是有色金屬除油的主要成份.磷酸鈉(Na3PO4):它的皂化與乳化作用較強,能將鈣皂,鎂皂溶解,以免生成不溶性物質.硅酸鈉(Na2SiO3):它是一種良好的乳化劑.制工部PVD
17、社團系列教材OP-10: 是一種非離子型表面活性劑,但含量不能太高,否則在溶液表面飄浮較多的泡沫,會影響清洗效果.溫度: 溫度是化學除油的一個重要的工藝條件.塑材一般在40-60度,有色金屬在40-50度內進行(有超聲波可降低溶液溫度).溫度升高可以加快皂化反應的進行,增加油脂的溶解速度,也能增加硬脂酸鈉的溶解度,對除油是有利的,但溫度太高的話,就會降低乳狀液的穩定性,會使油脂提前析出,聚集,甚至重新附著在零件表面;同時,溶液的溫度太高,蒸發量越大, 鹼霧增多,對人,對環境是很不利的。制工部PVD社團系列教材 表面活性劑:它的主要作用是:”潤濕”增溶”乳化”. 表面活性劑能降低溶液與金屬的界面
18、張力,促使油膜剝離巒成小滴形成乳狀液,稱為乳化作用. 表面活性劑分為陰離子和非離子型表面活性劑. 表面活性物質的結構具有特殊性,分子中存在極性基團和非極性基團.極性基團是親水的指向溶液,非極性基團是憎水親油的指向油膜,所以表面活性劑吸附在金屬表面並形成定向排列,使界面上不飽和力場得到一定程度的平衡，降低了溶液與金屬,溶液與油膜之間的界面張力,也就是降低了出現新界面需要的能量.由于溶液對金屬表面的潤濕能力加強了,逐漸將油膜剝落下來並形成小油滴分散在溶液中,達到除油的目的.制工部PVD社團系列教材 從金屬表面剝離下來的油滴,如果沒有乳化劑存在就會互相碰撞連接在一起,並重新附著在金屬表面.乳化劑能使
19、油滴穩定地存在于溶液中,形成穩定的乳狀液,是因為乳化劑分子中憎水基團指向油滴,親水基團指向溶液,吸附排列在油滴周圍組成單分子薄膜,構成水包油型乳狀液.其中,水為連續相,油脂為分散相,相互碰撞也不會聚集在一起,但是乳狀液也不能過于穩定,應在除油間隙利于油滴浮起,在液面聚集,然后將油脂排出,否則油脂在溶液中達到飽和將會降低除油效果. 表面活性劑還有增溶作用,對于除油溶液來講,增溶作用提高了除油溶液的載油量,增加了除油效果,加溶作用也可以看作乳化作用的繼續.制工部PVD社團系列教材溶液檢驗方法 電導率 校正電導儀後，將探頭用純水洗三次，將電導率插入待測液中，待電導率測試儀屏幕上數據穩定後讀取數據，即
20、為電導率。 pH值 為了更准確的管控槽液的濃度每天必須對槽液進行pH值測試將探頭插入待測液中，待pH測試儀屏幕上數據穩定後讀取數據，即為pH值。制工部PVD社團系列教材清洗清洗-酸洗（酸中和）酸洗（酸中和）王水王水純水清洗純水清洗時間時間一般在一般在300S300S酸洗槽酸洗槽純水槽純水槽1純水槽純水槽2HCL:HNO3 3 : 1純水槽純水槽3清洗時間60SPVD工藝流程工藝流程制工部PVD社團系列教材烘烤烘烤慢拉切水慢拉切水烘烤烘烤采用溢流式的超聲采用溢流式的超聲波純水清洗波純水清洗一般一般需要需要240S烤箱中烘烤烤箱中烘烤2030MINPVD工藝流程工藝流程制工部PVD社團系列教材PV
21、D鍍膜烘烤后的產品通過烘烤后的產品通過輸送線流道鍍膜區輸送線流道鍍膜區 PVD鍍膜機的轉盤在升降鍍膜機的轉盤在升降機上機上產品放置轉盤上進爐產品放置轉盤上進爐PVD工藝流程工藝流程制工部PVD社團系列教材將產品裝到轉盤上后將產品裝到轉盤上后將產品裝到轉盤上后將產品裝到轉盤上后用升用升用升用升降機將轉盤推入鍍膜機中降機將轉盤推入鍍膜機中降機將轉盤推入鍍膜機中降機將轉盤推入鍍膜機中PVD工藝流程工藝流程制工部PVD社團系列教材 產品被推入到鍍膜機后產品被推入到鍍膜機后剩下的剩下的主要任務也是最核心的工作就是調機主要任務也是最核心的工作就是調機PVD工藝流程工藝流程制工部PVD社團系列教材PVD鍍膜
22、機預備真空預備真空開分子泵開分子泵開空壓機開空壓機循環水系統循環水系統充入充入Ar氣破真空氣破真空加熱烘烤加熱烘烤抽真空抽真空濺射鍍膜濺射鍍膜離子轟擊清洗腔體及基材離子轟擊清洗腔體及基材123456調機流程：PVD工藝流程工藝流程制工部PVD社團系列教材对溅射镀膜一般用氩作入射离子，原因有: 1)经济; 2)可避免与靶材起化学反应。 溅射清洗的作用 1）对靶的预溅射 a.靶材有烧结和热压两种。热压靶材含有大量的气体，溅射沉积中会对膜层构成污染，埋在沉积膜中。预溅射可以使这些气体得到释放后被抽走。 b. 对一个纯金属靶来说，它的表面会有一层氧化物，要想获得纯金属膜，必须将这层氧化物去掉； c.
23、对合金或化合物靶，也必须作预溅射，使靶面露出新材料。 制工部PVD社團系列教材 在预溅射时，在靶面的正前方应有一个活动挡板挡住基片使其免遭污染。2）衬底的预处理 a.任何材料在装入真空室之前都要进行化学清洗或适当的除尘处理； b.在沉积膜之前，如果将基片接负电位，利用辉光放电，气体离子可对基片进行轰击实现溅射清洗： 一可清除表面的吸附气体、各种污染物和氧化物； 二可 除掉粘附力弱的淀积粒子； 三可使其表面增加活性使沉积膜与基片之间的附着力增加。制工部PVD社團系列教材 鍍膜后通過輸送線鍍膜后通過輸送線流至下挂區流至下挂區由由下挂人員拿取到下下挂人員拿取到下挂台下挂。挂台下挂。PVD工藝流程工藝
24、流程制工部PVD社團系列教材全檢全檢PVD工藝流程工藝流程S專案前蓋檢驗檢驗拋拋光面光面制工部PVD社團系列教材PVD后處理后處理點膠點膠抗指紋油抗指紋油固定產品固定產品固定產品固定產品于治具于治具于治具于治具PVD工藝流程工藝流程制工部PVD社團系列教材涂勻抗指紋油涂勻抗指紋油用布涂勻用棉棒醮取用棉棒醮取用棉棒醮取用棉棒醮取丙酮擦去拋丙酮擦去拋丙酮擦去拋丙酮擦去拋光面溢油光面溢油光面溢油光面溢油UVUV處理處理處理處理PVD工藝流程工藝流程制工部PVD社團系列教材終檢終檢PVD工藝流程工藝流程制工部PVD社團系列教材1.掉膜掉膜/白點白點/臟污臟污 掉膜/白點/臟污是PVD最常見的問題主要原
25、有a.工件清洗不干淨b.清洗干淨工件被二次污染c.水質太差臟污均勻復蓋與工件表面肉眼看不到 PVD后大片掉膜d.PVD工藝和鍍膜機故障PVD產品常見問題產品常見問題制工部PVD社團系列教材 要避表面殘留臟污和氧化皮清洗不掉可采取以下措施 1.工件重新拋光 2.拋光好工件不要長時間放置要及時處理 3.更換清洗藥水/加長清洗時間 4.增強超聲波功率 要避免工件被二次污染可采取以下措施 1.工件放置遠離人群 2.作業人員戴好手套/口罩 3.要保持好環境衛生 4.挂具要定期退鍍清潔 5.接觸工件的手套要定期更換制工部PVD社團系列教材工藝 洗靶功率或時間不夠鍍膜時首先沉積在工件上的不是靶材金屬而是靶材的氧化物/碳化物/氮化物或者是氧化物/碳化物/氮化物和靶金屬的混合物這些化合物和基材的附著力很差在其上沉積膜層嚴重時出爐就大片掉膜。制工部PVD社團系列教材2.電打花a.工件局部臟污離子轟擊時會產生電打花b.工件在挂具上位置超寬碰到小車擋板滅弧罩擋板等c.小車擋板變形碰到工件d.挂具變形工件碰到擋板制工部PVD社團系列教材咨詢電話：21236歡迎咨詢交流歡迎咨詢交流
