一文快速了解PVD鍍膜工藝

一、定義
沉積過(guò)程是在真空或低氣壓氣體放電條件下，即在低溫等離子體中進(jìn)行的。涂層的物質(zhì)源是固態(tài)物質(zhì)，經(jīng)過(guò)“蒸發(fā)或?yàn)R射”后，在零件表面生成與基材性能完全不同的新的固體物質(zhì)涂層。


二、基本過(guò)程
1.從原料中發(fā)射粒子（經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、升華、濺射和分解等過(guò)程）；
2.粒子輸運(yùn)到基片（粒子之間發(fā)生碰撞，產(chǎn)生離化、復(fù)合、反應(yīng)，能量的交換和運(yùn)動(dòng)方向的變化）； 

3.粒子在基片上凝結(jié)、成核、長(zhǎng)大和成膜。


三、分類及比較

四、真空蒸發(fā)鍍膜
1、真空的定義
泛指低于一個(gè)大氣壓的氣體狀態(tài)。與普通大氣壓狀態(tài)相比，分子密度較為稀薄，從而氣體分子和氣體分子、氣體分子和器壁之間的碰撞幾率要低一些。

2、真空蒸發(fā)鍍膜的定義
真空蒸發(fā)鍍膜是在真空條件下，用蒸發(fā)器加熱蒸發(fā)物質(zhì)使之汽化，蒸發(fā)粒子流直接射向基片并在基片上沉積形成固態(tài)薄膜的技術(shù)。括熱蒸發(fā)和EB蒸發(fā)（電子束蒸發(fā)）


3、真空蒸發(fā)鍍膜主要過(guò)程
1）采用各種能源方式轉(zhuǎn)成熱能，加熱膜材使之蒸發(fā)或升華，成為具有一定能量的氣態(tài)粒子（原子、分子和原子團(tuán)）
2）離開(kāi)膜材表面，具有相當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度的氣態(tài)粒子以基本上無(wú)碰撞的直線飛行輸運(yùn)到基體表面；
3）到達(dá)基體表面的氣態(tài)粒子凝聚形核后生長(zhǎng)成固相薄膜
4）組成薄膜的原子重組排列或產(chǎn)生化學(xué)鍵合
 

4、熱蒸發(fā)原理及特點(diǎn)
熱蒸發(fā)是在真空狀況下，將所要蒸鍍的材料利用電阻加熱達(dá)到熔化溫度，使原子蒸發(fā)，到達(dá)并附著在基板表面上的一種鍍膜技術(shù)。

特點(diǎn)：裝置便宜、操作簡(jiǎn)單用于Au、Ag、Cu、Ni、In、Cr等導(dǎo)體材料。

5、E-Beam蒸發(fā)原理
熱電子由燈絲發(fā)射后，被加速陽(yáng)極加速，獲得動(dòng)能轟擊到處于陽(yáng)極的蒸發(fā)材料上，使蒸發(fā)材料加熱氣化，而實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)鍍膜。
特點(diǎn)：多用于要求純度極高的膜、絕緣物的蒸鍍和高熔點(diǎn)物質(zhì)的蒸鍍



6、真空蒸發(fā)鍍膜特點(diǎn)
1）優(yōu)點(diǎn)
設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易
薄膜純度高，質(zhì)量好，厚度可控
速率快、效率高、可用掩膜獲得清晰圖形
薄膜生長(zhǎng)機(jī)理比較單純
 
2）缺點(diǎn)
不易獲得結(jié)晶結(jié)構(gòu)的薄膜
薄膜與基片附著力小
工藝重復(fù)性不夠歐豪
 
3）主要部分
真空室提供必要的真空
蒸發(fā)源和蒸發(fā)加熱器放置蒸發(fā)材料并對(duì)其進(jìn)行加熱
基板用于接收蒸發(fā)物質(zhì)并在其表面形成固體蒸發(fā)薄膜
基板加熱器
測(cè)溫器

五、真空濺射鍍膜
1、真空濺射鍍膜的定義
給靶材施加高電壓（形成等離子狀態(tài)），使正荷電氣體離子撞擊靶材、金屬原子飛彈，而在樣品表面形成金屬皮膜的方法。

2、磁控濺射鍍膜的定義

電子在電場(chǎng)的作用下加速飛向基片的過(guò)程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氬離子和電子，電子飛向基片，氬離子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉積在基片上成膜。

3、輝光放電的定義

輝光放電是指在稀薄氣體中，兩個(gè)電極之間加上電壓時(shí)產(chǎn)生的一種氣體放電現(xiàn)象。

4、特點(diǎn)

1）真空濺射鍍膜的特點(diǎn)

對(duì)于任何待鍍材料,只有能做成靶材,就能實(shí)現(xiàn)濺射

濺射所獲得的薄膜與基片結(jié)合良好

濺射所獲得的薄膜純度高,致密性好

濺射工藝可重復(fù)性好,膜厚可控制,同時(shí)可以在大面積基片上獲得厚度均勻的薄膜

 

2）真空濺射鍍膜的缺點(diǎn)

濺射設(shè)備復(fù)雜

濺射淀積的成膜速率低,真空蒸鍍淀積速率為0.1~5μm/min

基板升溫較高和易受雜質(zhì)氣體影響



六、真空離子鍍膜
1、定義
在真空條件下，利用氣體放電使氣體或蒸發(fā)物質(zhì)離化，在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子轟擊作用的同時(shí)，把蒸發(fā)物或其反應(yīng)物蒸鍍?cè)诨稀?br />
離子鍍把輝光放電、等離子體技術(shù)與真空蒸發(fā)鍍膜技術(shù)結(jié)合在一起

2、原理

真空離子鍍膜是真空蒸發(fā)和真空濺射鍍膜結(jié)合的一種鍍膜技術(shù)。離子鍍的過(guò)程是在真空條件下,利用氣體放電使工作氣體或被蒸發(fā)物質(zhì)(膜材)部分離化,在工作氣體離子或者被蒸發(fā)物質(zhì)的離子轟擊作用下,把蒸發(fā)物質(zhì)或其反應(yīng)物沉積在被鍍基片表面的過(guò)程

3、特點(diǎn)

鍍層附著性號(hào)，膜層不易脫落

繞鍍性好，改善了表面的覆蓋度

鍍層質(zhì)量好

沉積速率高，成膜速度快

鍍膜所適用的基體材料與膜材范圍廣
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