降低真空鍍膜PVD鍍膜生產(chǎn)成本

一種由物理方法產(chǎn)生薄膜材料的技術(shù)。在真空室內(nèi)材料的原子從加熱源離析出來打到被鍍物體的表面上。此項技術(shù)zui先用于生產(chǎn)光學鏡片，如航海望遠鏡鏡片等。后延伸到其他功能薄膜，唱片鍍鋁、裝飾鍍膜和材料表面改性等。如手表外殼鍍仿金色，機械刀具鍍膜，改變加工紅硬性。

在真空中制備膜層，包括鍍制晶態(tài)的金屬、半導體、絕緣體等單質(zhì)或化合物膜。雖然化學汽相沉積也采用減壓、低壓或等離子體等真空手段，但一般真空鍍膜是指用物理的方法沉積薄膜。真空鍍膜有三種形式，即蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜和離子鍍。

真空鍍膜技術(shù)初現(xiàn)于20世紀30年代，四五十年代開始出現(xiàn)工業(yè)應用，工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)開始于20世紀80年代，在電子、宇航、包裝、裝潢、燙金印刷等工業(yè)中取得廣泛的應用。真空鍍膜是指在真空環(huán)境下，將某種金屬或金屬化合物以氣相的形式沉積到材料表面（通常是非金屬材料），屬于物理氣相沉積工藝。因為鍍層常為金屬薄膜，故也稱真空金屬化。廣義的真空鍍膜還包括在金屬或非金屬材料表面真空蒸鍍聚合物等非金屬功能性薄膜。在所有被鍍材料中，以塑料zui為常見，其次，為紙張鍍膜。

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通過加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉積在固體表面，稱為蒸發(fā)鍍膜。這種方法zui早由M.法拉第于1857年提出，現(xiàn)代已成為常用鍍膜技術(shù)之一。蒸發(fā)鍍膜設備結(jié)構(gòu)如圖1。

蒸發(fā)物質(zhì)如金屬、化合物等置于坩堝內(nèi)或掛在熱絲上作為蒸發(fā)源，待鍍工件，如金屬、陶瓷、塑料等基片置于坩堝前方。待系統(tǒng)抽至高真空后，加熱坩堝使其中的物質(zhì)蒸發(fā)。蒸發(fā)物質(zhì)的原子或分子以冷凝方式沉積在基片表面。薄膜厚度可由數(shù)百埃至數(shù)微米。膜厚決定于蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率和時間（或決定于裝料量），并與源和基片的距離有關(guān)。對于大面積鍍膜，常采用旋轉(zhuǎn)基片或多蒸發(fā)源的方式以保證膜層厚度的均勻性。從蒸發(fā)源到基片的距離應小于蒸氣分子在殘余氣體中的平均自由程，以免蒸氣分子與殘氣分子碰撞引起化學作用。蒸氣分子平均動能約為0.1～0.2電子伏。

用高能粒子轟擊固體表面時能使固體表面的粒子獲得能量并逸出表面，沉積在基片上。濺射現(xiàn)象于1870年開始用于鍍膜技術(shù)，1930年以后由于提高了沉積速率而逐漸用于工業(yè)生產(chǎn)。常用的二極濺射設備如圖3[ 二、

極濺射示意圖]。通常將欲沉積的材料制成板材──靶,固定在陰極上?；糜谡龑Π忻娴?/span>陽極上,距靶幾厘米。系統(tǒng)抽至高真空后充入 10～1帕的氣體（通常為氬氣），在陰極和陽極間加幾千伏電壓，兩極間即產(chǎn)生輝光放電。放電產(chǎn)生的正離子在電場作用下飛向陰極，與靶表面原子碰撞，受碰撞從靶面逸出的靶原子稱為濺射原子,其能量在1至幾十電子伏范圍。濺射原子在基片表面沉積成膜。與蒸發(fā)鍍膜不同，濺射鍍膜不受膜材熔點的限制,可濺射W、Ta、C、Mo、WC、TiC等難熔物質(zhì)。濺射化合物膜可用反應濺射法，即將反應氣體 (O、N、HS、CH等)加入Ar氣中,反應氣體及其離子與靶原子或濺射原子發(fā)生反應生成化合物（如氧化物、氮化物等）而沉積在基片上。沉積絕緣膜可采用高頻濺射法。基片裝在接地的電極上，絕緣靶裝在對面的電極上。高頻電源一端接地，一端通過匹配網(wǎng)絡和隔直流電容接到裝有絕緣靶的電極上。接通高頻電源后，高頻電壓不斷改變極性。等離子體中的電子和正離子在電壓的正半周和負半周分別打到絕緣靶上。由于電子遷移率高于正離子，絕緣靶表面帶負電，在達到動態(tài)平衡時，靶處于負的偏置電位，從而使正離子對靶的濺射持續(xù)進行。采用磁控濺射可使沉積速率比非磁控濺射提高近一個數(shù)量級。