真空及溅射镀膜技术
pvd工艺流程最简单方法
VD (Physical Vapor Deposition) 即物理气相沉积，分为：真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。
我们通常所说的PVD镀膜，指的就是真空离子镀膜；通常说的NCVM镀膜，就是指真空蒸发镀膜和真空溅射镀。
真空蒸镀基本原理：在真空条件下，使金属、金属合金等蒸发，然后沉积在基体表面上，蒸发的方法常用电阻加热，电子束轰击镀料，使蒸发成气相，然后沉积在基体表面，历史上，真空蒸镀是PVD法中使用最早的技术。
溅射镀膜基本原理：充氩(Ar)气的真空条件下，使氩气进行辉光放电，这时氩(Ar)原子电离成氩离子(Ar+)，氩离子在电场力的作用下，加速轰击以镀料制作的阴极靶材，靶材会被溅射出来而沉积到工件表面。
溅射镀膜中的入射离子，一般采用辉光放电获得，在l0-2Pa～10Pa范围，所以溅射出来的粒子在飞向基体过程中，易和真空室中的气体分子发生碰撞，使运动方向随机，沉积的膜易于均匀。
离子镀基本原理：在真空条件下，采用某种等离子体电离技术，使镀料原子部分电离成离子，同时产生许多高能量的中性原子，在被镀基体上加负偏压。
这样在深度负偏压的作用下，离子沉积于基体表面形成薄膜。
离子镀的工艺过程：蒸发料的粒子作为带正电荷的高能离子在高压阴极（即工件）的吸引下，以很高的速度注入到工件表面。
离子镀的作用过程如下：蒸发源接阳极，工件接阴极，当通以三至五千伏高压直流电以后，蒸发源与工件之间产生辉光放电。
由于真空罩内充有惰性氩气，在放电电场作用下部分氩气被电离，从而在阴极工件周围形成一等离子暗区。
带正电荷的氩离子受阴极负高压的吸引，猛烈地轰击工件表面，致使工件表层粒子和脏物被轰溅抛出，从而使工件待镀表面得到了充分的离子轰击清洗。
随后，接通蒸发源交流电源，蒸发料粒子熔化蒸发，进入辉光放电区并被电离。
带正电荷的蒸发料离子，在阴极吸引下，随同氩离子一同冲向工件，当抛镀于工件表面上的蒸发料离子超过溅失离子的数量时，则逐渐堆积形成一层牢固粘附于工件表面的镀层。
溅射镀膜原理
溅射镀膜原理导语：溅射镀膜是一种常见的表面处理技术，通过高能离子束轰击或高频电弧放电等方式，将材料的原子或分子从靶材中剥离，然后沉积在基底表面，形成一层均匀致密的薄膜。
本文将从溅射镀膜的原理、应用以及未来发展等方面进行介绍。
一、溅射镀膜的原理溅射镀膜是一种物理气相沉积技术，其原理可简单描述为：在真空环境中，将被称为靶材的材料置于离子轰击源前，通过加热或电弧放电等方式，使靶材表面的原子或分子获得足够的能量，从而剥离出来。
随后，这些高能粒子在真空环境中自由运动，最终沉积在基底表面，形成一层薄膜。
溅射镀膜的原理主要包括以下几个方面：1. 高能离子轰击：通过加热或电弧放电等方式，使靶材表面的原子或分子获得足够的能量，从而剥离出来。
这些高能粒子具有较高的动能，能够提供足够的动能给剥离源，使其从靶材中脱离。
2. 沉积过程：高能离子剥离出来的原子或分子在真空环境中自由运动，最终沉积在基底表面。
在沉积过程中，这些原子或分子会在基底表面扩散并重新排列，形成一层均匀致密的薄膜。
3. 薄膜成核和生长：在沉积过程中，原子或分子首先会发生成核，形成一些微小的团簇。
随着沉积的继续，这些团簇会逐渐生长并融合，最终形成连续的薄膜。
二、溅射镀膜的应用溅射镀膜是一种广泛应用于材料科学和工程领域的表面处理技术。
它可以改善材料的性能、增强材料的耐磨、耐腐蚀和耐高温性能，同时也可以调控材料的光学、电学和磁学性质。
以下是溅射镀膜在各个领域的应用举例：1. 光学薄膜：溅射镀膜可以用于制备具有特定光学性能的薄膜，如反射镜、透镜、滤光片等。
这些薄膜可以用于光学仪器、显示器件和光电子器件等领域。
2. 电子器件：溅射镀膜可以用于制备集成电路、薄膜晶体管和太阳能电池等电子器件。
通过控制溅射过程中的工艺参数和靶材成分，可以调控薄膜的电学性能，实现对器件性能的优化。
3. 金属涂层：溅射镀膜可以用于制备耐磨、耐腐蚀和耐高温的金属涂层，如刀具涂层、汽车零部件涂层和航空发动机涂层等。
真空阴极磁控溅射镀膜法
镀膜玻璃的真空阴极磁控溅射镀膜法，是将玻璃置于真空室中，在真空室内通入反应性气体，当对溅射阴极通电时，在电场的作用下，从阳极表面发射出电子，电子在电场的加速下能量迅速提高，高能电子将于阴极表面区域的空间的气体分子相碰撞，使气体分子电离，带正电的粒子在电场的加速下，高速向阴极表面撞击，将金属粒子击出，同时由于粒子碰撞靶表面产生大量二次电子，电子又在电场的加速下成为高能电子，从而维持这种导常辉光放电。
其中，被带正电的粒子从靶表面出的金属粒子，会沉积在玻璃上，形成薄膜。
采用这种方法，可以进行多层膜的生产，可形成的材料极多。
绝大部分的金属和无机非金属均可成膜。
“控阴极溅射的原理”是在阴极内部装有永久磁铁或电磁铁。
磁场穿透阴极表面的金属溅射靶，在对溅射阴极通电时，产生了一次电子，一次电子既在磁场束缚下又在电场的加速下，形成螺旋式运动轨迹，大大增加了加速时间及运动路程，提高了与空间气体分子相碰撞的几率和速度，从而提高了溅射沉积率。
采用真空磁控溅射镀膜法生产热反射镀膜玻璃，是目前国际上生产大面积镀膜玻璃的最先进工艺方法，比传统的镀膜方法在产品质量、功能、劳动生产率、成本等方面有显著的改进。
除具有上述特点外采用真空磁控溅射镀膜法生产热反射镀膜玻璃，还具有膜层牢固和均匀，化学稳定性能好等优点。
并能获得多种理想的光学性能和丰富的反射颜色。
真空溅射镀膜原理
真空溅射镀膜原理
真空溅射镀膜是一种常见的表面改性技术，通过在真空环境下，利用高能粒子轰击靶材表面，使靶材表面的原子或分子脱离并沉积在基底材料上，从而形成一层薄膜。
真空溅射镀膜的基本原理是利用电弧、离子束或磁控溅射等方式产生高能粒子，这些粒子以高速撞击靶材表面，使其表面的原子或分子受到能量激发并脱离。
这些脱离的原子或分子会沿着各个方向扩散，并最终沉积在基底材料上，形成一层均匀的薄膜。
在真空中进行溅射镀膜的主要原因是避免氧气、水蒸气等气体中的杂质对溅射过程的干扰。
在真空环境下，氧气等气体的压力远低于大气压，杂质的浓度也相应较低，因此可以有效减少薄膜杂质的含量，提高薄膜的纯度。
真空溅射镀膜技术广泛应用于各个领域，例如光学镀膜、电子器件制造、材料改性等。
通过选择不同的靶材和基底材料，可以制备出各种具有不同功能和性质的薄膜材料，例如金属薄膜、氧化物薄膜、氮化物薄膜等。
综上所述，真空溅射镀膜是一种利用高能粒子撞击靶材表面，使其原子或分子脱离并沉积在基底材料上的技术。
通过在真空环境下进行溅射，可以获得纯度较高的薄膜材料，具有广泛的应用前景。
真空溅射镀膜技术
溅射材料：通常采用金属、陶瓷、半导体等材料
溅射过程：高能粒子轰击固体表面，使固体表面的原子或分子获得足够的能量脱离表面，形成溅射现象
溅射镀膜的原理
原理：利用高能粒子轰击靶材，使其表面的原子或分子脱离靶材并沉积在基材上
溅射源：通常是金属或非金属材料，如铝、钛、铬等
脉冲溅射镀膜
原理：利用高压脉冲电源，使靶材表面产生脉冲电场，使靶材表面的原子或分子脱离靶材表面，沉积到基材上形成薄膜。
特点：沉积速率快，膜层致密，膜层厚度均匀，适用于大面积镀膜。
应用：广泛应用于太阳能电池、显示器、半导体等领域。
优点：可以提高膜层的附着力和耐腐蚀性，降低生产成本。
真空溅射镀膜技术的特点
半导体领域
半导体芯片制造：溅射镀膜技术用于制造半导体芯片，如集成电路、存储器等。
半导体封装：溅射镀膜技术用于半导体封装，如引线框架、导线架等。
半导体器件制造：溅射镀膜技术用于制造半导体器件，如晶体管、二极管等。
半导体材料研究：溅射镀膜技术用于研究半导体材料，如硅、锗、砷化镓等。
金属化领域
半导体制造：用于制造集成电路、传感器等电子设备
设备故障处理：遇到设备故障时，及时联系专业人员进行维修
设备维护周期：定期进行设备维护，确保设备正常运行
设备运行中的监控：注意观察设备运行状态，及时调整参数
设备停机后的清理：清理设备内部残留的镀膜材料和杂质
设备启动前的检查：确保电源、气源、水源等正常
设备启动顺序：按照说明书上的要求进行
真空溅射镀膜设备的常见问题及解决方案
原理：利用射频能量使靶材表面原子或分子获得足够的能量，从而被溅射出来
特点：沉积速率快，膜层致密，纯度高
磁溅射镀膜真空镀膜机工作原理
磁溅射镀膜真空镀膜机工作原理
磁溅射镀膜真空镀膜机工作原理是利用磁场和靶材，通过溅射的方式将材料沉积在基材上。
具体工作原理如下：
1. 制备真空环境：将待处理的基材放置在真空室中，并通过抽气系统将真空室抽气，从而形成真空环境。
2. 加热靶材：在真空室中的靶材加热装置加热靶材，使其达到蒸发温度。
3. 产生磁场：在靶材附近放置一个磁场装置，通过施加磁场使得靶材表面形成磁场区域。
4. 溅射过程：当靶材达到蒸发温度后，靶材表面的原子开始蒸发，并在磁场的作用下形成等离子体。
这些等离子体会冲击或溅射出靶材的原子或分子。
5. 沉积在基材上：随后，被溅射出来的原子或分子沉积在基材表面，形成所需的薄膜。
通过控制溅射的过程参数，例如靶材的温度、溅射功率、气体气压等，可以控制沉积的薄膜的厚度、成分和结构。
总的来说，磁溅射镀膜真空镀膜机通过将靶材加热蒸发，并在
磁场的作用下将溅射出的原子或分子沉积在基材上，实现了薄膜的制备。
真空溅射镀膜技术
8. 高压电源 9. 底板
10. 辉光区 11. 阴极暗区
理
及
基
特
靶
片
点
靶面原子 的溅射
溅射原子向 基片的迁移
溅射原子在 基片沉积
离子镀膜
直 流
• 镀前将真空室抽空至6.5103Pa以上真空，然后通入Ar作为 工作气体，使真空度保持在1.3
二 1.3 10-1Pa。
极
• 当接通高压电源后，在蒸发
型 源与工件之间产生气体放电。
离 子 镀
由于工件接在放电的阴极，便 有离子轰击工件表面，对工件 作溅射清洗。 • 经过一段时间后，加热蒸发
基片(即被镀工件，在它
及
上面形成蒸发料沉积层)，
其
基片架(安装夹持基片)
3
基 加热器。 本
4 5
过 程
6
1.基片架和加热器 2. 蒸发料释出的气体
3. 蒸发源 4. 挡板 5. 返流气体
6. 真空泵 7. 解吸的气体
8. 基片 9. 钟罩
真 蒸发成膜过程是由蒸发、蒸发材料粒子的迁移和沉
空
积三个过程所组成。
真空镀膜是薄膜技术的最具潜力的手段， 也是纳米技术的主要支撑技术。所谓纳米技术， 如果离开了真空镀膜，它将会失去半壁江山。
• 真空镀膜分为(蒸发镀膜 ) 、(离子镀膜 )、(溅射镀膜 )和 (化学气相沉积 )四种形式,按功能要求可分为(装饰性镀膜) 和(功能性镀膜)。
• 溅射是指荷能粒子轰击(固体表面），使(固体原子或分子） 从表面 射出的现象。利用溅射现象沉积薄膜的技术叫(溅射 镀膜)。
物理气相沉积(PVD)
真
空
溅
离
蒸
射
子
真空溅射镀膜生产工艺
真空溅射镀膜生产工艺真空溅射镀膜是一种常用于光学材料、金属材料和半导体材料上的高科技表面处理技术。
其生产工艺主要包括：材料准备、设备调试、真空抽取、材料加热、镀膜、冷却等环节。
首先，材料准备是真空溅射镀膜生产工艺的第一步。
根据所需的镀膜材料和工艺要求，合理选择和准备相应的材料。
通常情况下，需要将材料制备成均匀、无杂质的靶材，保证材料的质量和纯度。
其次，设备调试是确保真空溅射镀膜设备正常运行的关键步骤。
包括设备的安装、电气连接、气路调试等工作。
通过仔细调试各项参数，确保设备能够稳定工作，并满足镀膜工艺要求。
第三，真空抽取是为了排除镀膜环境中的气体和杂质，保证镀膜过程的稳定性和成膜质量。
通常采用机械泵和分子泵等真空抽取装置，在一定时间内将镀膜室内的气体抽取至所需真空度。
然后，材料加热是真空溅射镀膜过程中需要进行的一项操作。
通过加热靶材，使其达到一定温度，从而提高材料的活性和增强溅射效果。
加热方式可以是感应加热、电阻加热或辐射加热，根据实际需要选择合适的加热方式。
接下来，镀膜是整个生产工艺的核心步骤。
通过针对不同材料和工艺要求，调整溅射靶材的放置位置和倾角，控制溅射功率和电子束速度等参数。
在真空环境下，通过溅射靶材，在基材表面形成均匀的薄膜。
最后，冷却是为了加速镀膜过程的冷却和固化，保证膜层的致密性和稳定性。
一般采用水冷却或风冷却方式，在合适的温度范围内对膜层进行冷却处理。
综上所述，真空溅射镀膜生产工艺包括材料准备、设备调试、真空抽取、材料加热、镀膜和冷却等多个环节。
通过合理操作和严格控制各个环节的参数，可以实现镀膜过程的稳定性和膜层的质量。
真空溅射镀膜技术广泛应用于光电子、信息技术和显示器件等领域，对提高材料性能和增强产品功能具有重要意义。
光伏真空磁控溅射镀膜原理
光伏真空磁控溅射镀膜原理光伏真空磁控溅射镀膜是一种应用于光伏领域的薄膜制备技术，其原理是利用真空环境下的磁控溅射技术将材料溅射到基底上，形成一层薄膜。
本文将从原理、装置和应用三个方面介绍光伏真空磁控溅射镀膜技术。
一、原理光伏真空磁控溅射镀膜技术的原理是利用磁控溅射技术在真空环境下将材料溅射到基底上，形成一层薄膜。
在真空环境下，通过加热材料并施加外加磁场，使材料离子化并在外加磁场的作用下沉积到基底上，形成一层致密、均匀的薄膜。
光伏真空磁控溅射镀膜技术可以在不同的基底上制备各种材料的薄膜，如玻璃、硅、金属等。
二、装置光伏真空磁控溅射镀膜技术的装置主要由真空室、溅射源、磁控系统、基底架和控制系统等组成。
真空室用于提供稳定的真空环境，避免杂质对薄膜质量的影响。
溅射源是产生离子化材料的地方，通常采用靶材和阳极来实现材料的溅射。
磁控系统通过施加磁场来控制离子的运动轨迹，使其能够沉积到基底上。
基底架用于放置待处理的基底，可以是玻璃、硅等材料。
控制系统用于控制整个溅射过程的参数，如溅射功率、离子能量等。
三、应用光伏真空磁控溅射镀膜技术在光伏领域有广泛的应用。
首先，它可以用于制备太阳能电池的薄膜层。
太阳能电池的薄膜层是光电转换的关键部分，通过光伏真空磁控溅射镀膜技术可以制备高效的薄膜层，提高太阳能电池的转换效率。
其次，光伏真空磁控溅射镀膜技术还可以用于制备光伏材料的防反射膜。
光伏材料的防反射膜可以提高光的吸收效率，从而提高光伏设备的能量转换效率。
此外，光伏真空磁控溅射镀膜技术还可以用于制备光伏材料的光学薄膜。
光学薄膜可以改变光的传播特性，实现光的分光、反射、透射等功能，用于光伏设备的光学器件。
总结起来，光伏真空磁控溅射镀膜技术是一种应用于光伏领域的薄膜制备技术，通过在真空环境下利用磁控溅射技术将材料溅射到基底上，形成一层致密、均匀的薄膜。
该技术具有制备高效太阳能电池薄膜层、防反射膜和光学薄膜的优点，在光伏领域有着广泛的应用前景。
真空磁控溅射镀膜原理与技术
真空磁控溅射镀膜原理与技术
真空磁控溅射镀膜技术是一种高效、环保、高质量的表面处理技术，广泛应用于电子、光学、航空航天、汽车、建筑等领域。
其原理是利用高能离子轰击靶材表面，使靶材原子脱离并沉积在基材表面形成薄膜。
真空磁控溅射镀膜技术的核心是磁控溅射装置。
该装置由真空室、靶材、基材、磁控电源、离子源等组成。
在真空室中，通过抽气将压力降至10^-4Pa以下，然后加入惰性气体（如氩气），使气体分子与靶材表面原子碰撞，产生高能离子。
磁控电源产生磁场，将离子束聚焦在靶材表面，使靶材原子脱离并沉积在基材表面形成薄膜。
真空磁控溅射镀膜技术具有以下优点：
1. 镀膜质量高：由于真空环境下，薄膜表面无气体和杂质污染，因此薄膜质量高，具有良好的光学、电学、机械性能。
2. 镀膜厚度均匀：磁控电源产生的磁场可以使离子束均匀聚焦在靶材表面，使得薄膜厚度均匀。
3. 镀膜速度快：由于离子束能量高，靶材原子脱离速度快，因此镀膜速度快。
4. 环保节能：真空磁控溅射镀膜技术无需使用有机溶剂和化学药品，不会产生废气、废水和废渣，符合环保要求。
真空磁控溅射镀膜技术的应用非常广泛。
在电子领域，可以用于制造集成电路、显示器、太阳能电池等；在光学领域，可以用于制造反射镜、滤光片、透镜等；在航空航天领域，可以用于制造航空发动机叶片、航天器表面涂层等；在汽车领域，可以用于制造汽车玻璃、车身涂层等；在建筑领域，可以用于制造建筑玻璃、金属门窗等。
真空磁控溅射镀膜技术是一种高效、环保、高质量的表面处理技术，具有广泛的应用前景。
vcp电镀工艺技术
vcp电镀工艺技术VCP（Vacuum Coating Plating，真空镀膜电镀技术）是一种用于制造高质量金属镀膜的先进工艺技术。
它利用真空环境下的高温与化学反应，将金属材料蒸发或溅射到被镀物表面从而形成金属薄膜。
VCP电镀工艺技术在电子、光学、半导体等领域得到了广泛应用。
VCP电镀工艺技术的主要特点是在真空环境下操作。
这个过程中，被镀物先被放置在真空室内，并通入惰性气氛以排除空气中的杂质。
然后，金属源材料经加热后蒸发，或采用射频溅射方式，将金属原子或离子沉积在被镀物表面。
最后，被镀物通过恢复大气环境，金属薄膜固化并与被镀物表面牢固结合。
相较于传统电镀工艺，VCP电镀工艺技术具备以下优势：首先，VCP电镀工艺技术可以制备高质量的金属薄膜。
由于在真空环境下操作，可以避免氧化、污染等问题的产生，从而得到更加纯净、均匀的金属薄膜。
此外，由于通过蒸发或溅射方式制备，金属薄膜的粒度更细，致密性更好，表面更加光滑。
其次，VCP电镀工艺技术具备可选择性。
根据不同的材料要求和应用领域，可以选择不同金属源材料进行蒸发或溅射。
这意味着可以根据需要镀覆不同种类的金属薄膜，以满足不同的功能和美观需求。
再次，VCP电镀工艺技术对被镀物的材料适应性强。
无论是金属、陶瓷还是塑料等各种基材，都可以通过VCP电镀工艺技术进行镀覆。
这在传统电镀工艺中是无法做到的，因为传统电镀工艺通常只适用于导电性材料。
最后，VCP电镀工艺技术具备环境友好性。
相较于传统电镀工艺需要大量使用有毒化学物质，VCP电镀工艺技术主要依靠真空环境和金属源材料，减少了对环境的污染和对工人身体的危害。
总之，VCP电镀工艺技术是一种高效、绿色、可选择性强的制备金属薄膜的先进工艺技术。
它在电子、光学、半导体等领域应用广泛，为我们提供了更高质量、更多功能的产品。
pvd真空镀膜技术
pvd真空镀膜技术PVD真空镀膜技术是一种先进的表面处理技术，可以在各种材料表面形成均匀、致密的薄膜。
它在许多领域都有广泛的应用，如光学、电子、汽车、航空航天等行业。
这项技术不仅能提高材料的表面硬度和耐磨性，还能改善材料的光学性能和化学稳定性。
PVD真空镀膜技术基于真空环境下的物理过程，通过在材料表面蒸发、溅射或离子轰击等方式，将金属或非金属材料沉积在基材上，形成一层均匀、致密的薄膜。
这种薄膜可以具有不同的功能和特性，如反射、透明、防腐、导电、隔热等，可根据不同的需求进行调控。
PVD真空镀膜技术具有许多优点。
首先，它能够在较低的温度下进行，不会对基材产生热应力，保持了材料的原始性能。
其次，由于在真空环境下进行，可以有效避免氧化、污染等问题，使得薄膜的质量更高。
此外，PVD技术还能够实现对薄膜成分和结构的精确控制，从而满足不同行业对薄膜的特定要求。
在光学领域，PVD真空镀膜技术广泛应用于镜片、滤光片等光学元件的制造。
通过在玻璃或塑料表面镀膜，可以提高透过率、降低反射率，实现更清晰、明亮的视觉效果。
同时，PVD技术还可以增加镜片的硬度和耐刮性，提高其使用寿命。
在电子领域，PVD真空镀膜技术被广泛应用于集成电路、显示器、太阳能电池等器件的制造。
通过在电子器件表面镀膜，可以提高其导电性能、耐蚀性和稳定性，增加其工作寿命。
此外，PVD技术还可以制备纳米级别的薄膜材料，用于制造新型电子器件，如纳米传感器、量子点器件等。
在汽车和航空航天领域，PVD真空镀膜技术被广泛用于改善材料的耐腐蚀性和耐磨性。
通过在汽车零部件表面镀膜，可以提高其抗氧化能力和耐候性，延长使用寿命。
同时，PVD技术还可以制备具有低摩擦系数和高硬度的薄膜，用于减少摩擦损失和提高燃油效率。
PVD真空镀膜技术是一项重要的表面处理技术，具有广泛的应用前景。
它不仅能够改善材料的性能和功能，还能提高产品的质量和竞争力。
随着科技的不断进步，PVD技术将在更多领域发挥重要作用，推动材料科学和工程的发展。
真空溅射镀膜讲义
环境适应性考察
温度适应性
考察膜层在不同温度条件下的性能变化，如高温下的 稳定性、低温下的脆性等。
湿度适应性
评估膜层在潮湿环境中的性能表现，如吸湿性、防潮 性等。
紫外线适应性
研究膜层在紫外线照射下的老化行为，以评估其耐候 性能。
05
真空溅射镀膜技术应用案 例
光学领域应用案例
反射镜
真空溅射镀膜技术可用于制造高 反射率的反射镜，应用于激光、 光通信、光谱分析等领域。
设备维护与保养
建立完善的设备维护和保养体系，确保设备长期稳定运行，减少故 障停机时间。
环保法规对行业影响分析
01
环保法规要求
遵守国家和地方环保法规，加强 废水、废气、废渣等污染物的治 理和排放控制。
02
绿色生产技术推广
03
环保投入与成本
积极推广绿色生产技术和清洁生 产方法，降低能耗和排放，提高 资源利用效率。
汽车工业
真空溅射镀膜技术可用于汽车灯具、后视镜等部件的制造，提高汽 车的安全性和美观度。
航空航天
在航空航天领域，真空溅射镀膜技术可用于制造高性能的航空航天材 料，如耐高温、耐腐蚀的合金材料等。
06
真空溅射镀膜技术发展趋 势与挑战
技术创新方向探讨
高性能靶材研发
提高靶材利用率，减少浪费，降低成本；研发新型高性能靶材， 满足高端应用需求。
通过肉眼或放大镜观察膜层的颜色、光泽、均 匀度等外观特征。
触感法
用手触摸膜层表面，感受其光滑度、粗糙度等。
对比法
将镀膜样品与标准样品进行对比，评估其外观质量差异。
物理性能测试指标
硬度测试
附着力测试
通过硬度计测量膜层的 硬度，以评估其耐磨性。
真空镀膜技术工艺流程
真空镀膜技术工艺流程真空镀膜技术是一种在真空环境下对物体表面进行薄膜涂覆的工艺，主要用于提高物体的表面性能，如硬度、光学性能、耐腐蚀性等。
其工艺流程大致包括：清洁物体表面、装载物体、抽真空、加热、蒸发或溅射材料、冷却、检测和卸载。
首先，工艺需要对待加工的物体进行清洁处理。
这个步骤非常重要，因为物体表面的任何污染物都会影响到薄膜的质量。
清洁方法可以采用溶剂清洗、超声波清洗或离子清洗等。
清洁完成后，将物体安装到真空镀膜设备中准备进行加工。
安装的方式可以是通过夹具固定物体，或者通过夹持装置将物体固定在旋转或静止的位置。
接下来，开始抽真空。
将真空设备密封，打开真空泵开始抽取室内空气，直到达到所需的真空度。
真空度的选择可以根据薄膜材料以及工艺要求来确定。
在达到所需真空度后，开始加热。
加热的目的是增加薄膜材料的蒸发速率，同时提高薄膜的致密性。
加热可以通过高温电阻丝、加热板或电子束加热等方式进行。
薄膜材料可以通过蒸发或溅射的方式进行镀膜。
蒸发镀膜工艺是将薄膜材料加热到一定温度，使其蒸发成气体状态，然后沉积到物体表面。
溅射镀膜工艺则是在真空环境中，通过激发薄膜材料上的离子或原子，使其飞溅到物体表面。
镀膜过程中，控制薄膜的厚度和均匀性是非常关键的。
可以通过监测薄膜材料的蒸发速率和使用控制系统来实现。
完成镀膜后，需要进行冷却。
冷却过程既可以是自然冷却，也可以通过外部冷却装置进行。
冷却完成后，进行薄膜的检测。
常用的检测方法有光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射等。
最后，将加工完成的物体从真空设备中卸载。
这一步通常需要小心操作，避免薄膜受损。
以上就是真空镀膜技术的工艺流程。
这种工艺在许多行业中都得到广泛应用，如光学镀膜、耐磨涂层、防腐蚀涂层等领域。
随着科技的不断发展，真空镀膜技术也在不断进步和创新，为各种应用提供更好的解决方案。
真空磁控溅射镀膜原理
真空磁控溅射镀膜原理真空磁控溅射镀膜是一种常用的薄膜沉积技术，广泛应用于电子、光学、材料科学等领域。
它通过在真空环境中利用磁场控制离子的方向和能量，使靶材表面的原子或离子释放出来，然后在基底上形成薄膜。
真空磁控溅射镀膜装置由真空系统、溅射源、靶材、基底等组成。
首先，将待沉积的基底置于真空室内，并通过抽气系统将室内压力降至较低的真空度。
然后，在真空室的一侧设置溅射源，溅射源中放置有靶材。
在溅射源内部，有一个磁控装置，通过施加磁场，可以控制离子的轨迹。
当真空室达到所需真空度后，通过加热靶材，使其表面温度升高。
靶材表面的原子或离子会由于热运动而脱离靶材，并带着一定的能量运动。
在磁控装置的作用下，离子会沿着磁力线的方向运动，形成一个离子束。
离子束的速度和能量可以通过磁场的强度和设置的参数来调节。
离子束进入真空室内后，与气体分子碰撞，电离气体分子。
离子束中的离子由于带有电荷，会被磁场束缚在磁力线上，并遵循磁场力线运动。
当离子束越过磁场线时，会撞击基底表面，使原子或离子与基底发生相互作用。
在撞击的过程中，表面原子或离子会沉积在基底上，并形成一个具有一定厚度的薄膜。
真空磁控溅射镀膜过程中，溅射材料的选择对薄膜性质具有重要影响。
靶材的成分和性质决定了沉积薄膜的组成和性能。
如对于金属靶材，溅射过程中金属原子与离子的沉积形成金属薄膜；对于化合物靶材，溅射过程中需要同时控制靶材中的多种元素的释放和溅射，以形成所需的复合薄膜。
真空磁控溅射镀膜具有以下优点：首先，沉积过程在真空环境中进行，能够有效避免氧化、污染等问题，制备出高质量的薄膜。
其次，溅射技术可用于沉积多种材料，包括金属、氧化物、硅等，具有较高的灵活性。
最后，通过调节溅射参数，如气体流量、沉积速率、温度等，可以控制薄膜的厚度和性质，满足不同应用的需求。
总之，真空磁控溅射镀膜是一种基于离子束技术的薄膜制备方法。
通过在真空环境中利用磁场控制离子运动，将靶材的原子或离子释放并沉积在基底上，制备出所需的薄膜。
真空溅射镀膜技术
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!""""第五篇真空溅射镀膜技术第一章溅射技术所谓“溅射”就是用荷能粒子（通常用气体正离子）轰击物体，从而引起物体表面原子从母体中逸出的现象。
早在!"#$年%&’()在实验室中就发现了这种现象。
应用溅射原理制备薄膜是美国贝尔实验室及西屋电气公司于!"**年首先开始的。
在!+#,年以后，由于溅射膜层的性能越来越显示其优越性，改善溅射装置，提高溅射速率的各种工艺相应地得到快速发展，使溅射工艺在某些领域中达到了实用化程度。
!+--年美国国际商用电子计算机公司应用高频溅射技术制成了绝缘膜。
!+*,年磁控溅射技术及其装置出现，它以其“高速”、“低温”两大特点使薄膜工艺发生了深刻变化，不但满足薄膜工艺越来越复杂的要求，而且促进了新工艺的发展。
我国在!+",年前后，许多单位竞先发展磁控溅射技术。
目前在磁控溅射装置和相应的薄膜工艺研究上也已出现了工业性生产的局面。
第一节溅射理论及其溅射薄膜的形成过程一、溅射理论被荷能粒子轰击的靶材处于负电位，所以一般称这种溅射为阴极溅射。
关于阴及溅射的理论解释，主要有如下三种：!.蒸发论这种理论认为溅射是由于气体正离子轰击阴极靶，使靶表面受轰击的部位产生局部高温区，该区靶材达到了蒸发温度而产生蒸发。
据估计，溅射速率是靶材升华热和轰击离子能量的函数，逸出的靶材原子将呈现正弦分·!*"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第一章溅射技术布。
该估计与辉光放电实验结果相一致。
!"碰撞论这种理论认为溅射现象是弹性碰撞的直接结果。
当正离子轰击阴极靶时，直接将其能量传给靶表面上某个原子或分子，使该原子或分子脱离附近其它原子或分子的束缚而从靶表面弹射出来。
《真空溅射镀膜》课件
特点：薄膜厚度均 匀，附着力强，耐 腐蚀，耐磨损
应用：广泛应用于 电子、光学、机械、 化工等领域
发展：随着科技的 进步，真空溅射镀 膜技术也在不断发 展和完善
溅射现象和物理基础
溅射现象：高能粒子轰击固体表面，使表面原子或分子脱离表面，形成溅射粒子 物理基础：粒子与固体表面相互作用，产生能量交换和动量交换 溅射粒子的能量和动量：取决于粒子的质量、速度和角度 溅射粒子的沉积：溅射粒子在真空中飞行，最终沉积在基底上，形成薄膜
光学镀膜广泛应用 于眼镜、太阳镜、 手机屏幕、显示器、 汽车玻璃等领域。
光学镀膜可以提高 透光率、反射率、 散射率等光学性能 ，改善视觉体验。
光学镀膜还可以提 高基材的耐磨性、 耐腐蚀性、耐热性 等物理性能。
半导体产业
半导体制造：真空溅射镀膜在半导体制造中用于沉积薄膜，如金属薄膜、氧化物薄膜等
半导体封装：真空溅射镀膜在半导体封装中用于保护芯片，提高芯片的稳定性和可靠性
应用领域：溅射镀膜广泛应 用于电子、光学、机械等领
域
06
真空溅射镀膜质量检测 与控制
镀膜材料检Leabharlann 方法电子探针分析：分析镀膜的 化学成分和元素分布
光学显微镜观察：观察镀膜 表面的形貌和结构
X射线衍射分析：分析镀膜 的晶体结构和相组成
扫描电子显微镜观察：观察 镀膜表面的微观结构和缺陷
镀膜厚度测量和控制技术
电源稳定性：保证 电源的稳定性，避 免电压波动对设备 造成影响
电源保护：设置电 源保护装置，防止 电源故障对设备造 成损坏
控制和测量系统
控制系统：控制溅射镀膜过程的参 数，如温度、压力、气体流量等
反馈控制：根据测量结果调整控制 系统的参数，实现精确控制
真空溅射镀膜工艺流程
真空溅射镀膜工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classicarticles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!真空溅射镀膜工艺流程1. 基材预处理清洗：去除基材表面的油污、灰尘等杂质。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电离计量程一般为5~5×10-6帕，其优点是测量范围宽，适 用高真空和超高真空的测量，校准曲线是直线，对机械振动不敏 感缺点是读数与气体种类有关，压力高于5帕时易损坏规管.
ZJ-12 玻璃规 ZJ-12 金属规
3.真空测量
3.3隔膜真空规 采用0.05mm(50um)左右的金属隔膜或陶瓷隔
磁控溅射法的镀膜设备昂贵，与离子镀和蒸发镀相比非导 电材料的溅射速率低. 磁控溅射按电源可分为DC、RF、MF.
5.1 DC(直流)磁控溅射
用膜材制成阴极靶，并接上负高压，为了在辉光放电过 程中使靶表面保持可控的负高压，靶材必须是导体。以磁 场来改变电子的运动方向，并束缚和延长电子的运动轨迹， 从而提高了电子对工作气体的电离几率和有效地利用了电 子的能量。因此使正离子对靶材轰击所引起的靶材溅射更 加有效。同时受正交电磁场束缚的电子，又只能在其能量 要耗尽时才沉积在基片上。这就是直流磁控溅射,具有“低 温”, “高速”两大特点.
➢ 溅射现象早在1852年，为英国人Grove在辉光放电中观察 到的从阴极飞溅出的物质沾染在管壁上。从1870年开始溅射 现象就用于薄膜的制备，1930年以后达到实用化并在工业上 广泛使用。
➢ 磁控溅射技术是七十年代发展起来的一种新型溅射技术， 1974年Chapin发表了平面磁控溅射装置,它使薄膜工艺发生了 深刻的变化，不但满足了薄膜工艺日益复杂化的要求，而且 带动发展了新的薄膜工艺。
膜作感压元件,该元件在真空下会产生微小变形.将隔 膜弹性体的微小变形(位置的变化)转变为电容量的变 化,并以电气方式进行显示,由此便构成隔膜真空计.隔 膜须耐腐蚀和弹性良好,一般由Ni系合金Inconel及三 氧化二铝制成.测量范围从大气压到0.1Pa,适用于发 生化学反应的真空测量.
4.1磁控溅射技术的发展
平均自由程:气体分子从一次碰撞到下一次碰撞所飞距离的 统计平均数.在1*10-8Pa压强下,对于25℃的空气,其平均自 由程为509km.这就好比从北京到大连或北京到青岛的飞行 过程中一次碰撞也不发生.设想大气中分子的平均自由程大 约为百万分之七厘米,那么1*10-8Pa压强下,分子连续两次碰 撞之间经历的平均时间约为18min.运动速度极快,大约为步 枪子弹的出口速度.
1Pa=1N/m2 1atm=760Torr=1013mbar=1013*102Pa 1mmHg(毫米汞柱)=1*13.59509g/cm3*9.80665m/s2=133.322Pa Torr(托):1Torr=1/760atm=133.322Pa. bar(巴):1bar=106ubar=105Pa,1Pa=10ubar,1mbar=100Pa
工作压强范围（Pa）
1×105—1.3×102 1×105—6.7×10-1 1×105—2.7×103 1.3×103—1.3 1.3—1.3×10-5 1×105—1.3×10-1 1.3×10-2—1.3×10-7 1.3×10—1.3×10-2 1×105—1.3×10-1 1.3×10-3—1.3×10-9 1.3×10-2—1.3×10-9 1.3×10—1.3×10-11 1.3—1.3×10-11
1.2标准大气压概念及单位
在0℃,水银密度ｐ =13.59509g/cm3,重力加速度 g=9.80665m/s2时,760mm水银柱所产生的压强为1标准 大气压,用atm表示，则
1atm=760mm*13.59509g/cm3*9.80665m/s2 =1013249dyn/cm2=101324.9Pa≈1.01325*105Pa
200C时油蒸汽压30~50Pa，平均速度达到超音速 油分子质量比气体大很多，在碰撞中几乎不改变运动方向
常用真空泵的工作压强范围及起动压强
真空泵种类
活塞式真空泵 旋片式真空泵 水环式真空泵 罗茨真空泵 涡轮分子泵 水蒸气喷射泵 油扩散泵 油蒸气喷射泵 分子筛吸附泵 溅射离子泵 钛升华泵 锆铝吸气剂泵 低温泵
真空及溅射镀膜技术
王建强
2007年10月19日
主要内容
1真空基础 2真空泵 3真空测量 4溅射理论 5磁控溅射分类及特点 6薄膜材料表征
1.1真空概念
真空泛指低于一个大气压的气体状态.与普通的大气状 态相比，分子密度较为稀薄,从而气体分子与气体分子,气 体分子与器壁之间的碰状几率要低些.
今天用普通方法所能获得的极限压强是1*10-8Pa,如用多 种方法组合可达到10-11Pa.
磁控溅射原理图
4.2磁控溅射技术原理
溅射的级联碰撞模型
4.2磁控溅射技术原理
离子轰击固体表面所引起的各种效应
4.2磁控溅射技术原理
溅射率与入射离子能量之间的关系
4.3磁控溅射离子成膜过程
由于衬底表面存在着许多不饱和键或悬挂键， 这种键具有吸附外来原子或分子的能力，溅射粒 子迁移到衬底表面而被吸附。吸附原子在衬底表 面扩散迁移井凝结而成核。核再结合其它吸附溅 射粒子逐渐长大形成小岛。岛再结合其它溅射原 子便形成薄膜。在稳定核形成之后，岛状薄膜的 形成过程主要分为四个阶段：岛状阶段、联并阶 段、沟道阶段、连续膜阶段。
2.1 三级泵抽气系统及各种泵工作原理
真空室
抽气速率
极限压强
最高工作压强 最低工作压强
最大启动压强 最大排气压强
高真空泵：分子泵、扩散泵、低温泵
中真空泵：罗茨泵
低真空泵：旋片泵、滑阀泵
2.2 旋片泵工作原理
吸气口 排气口 转子/油密封 滑片/弹簧
2.3 罗茨泵工作原理
共轭双转子 (一个逆时针旋转， 一个顺时针旋转)
同步旋转 正反旋转 高速旋转 转子间隙0.1~0.3mm
无油 抽速大
2.4 分子泵工作原理
动片超高速旋转 (20000~30000r/min) 动片和静片相间排列 动、静片倾角相反 气体分子从动片获得 动量，动量方向几率 偏向一侧 涡轮分子泵/复合分子泵 牵引泵--静壁和动壁
2.5 扩散泵工作原理
1013~109 10~105
109~105 105~109
<105 >109
气流特点
1.以气体 分子间的 碰撞为主
2粘滞流
过渡区域
1以气体分子与
器壁的碰撞为主
2分子流
3已不能按连续 流体对待
分子间的 碰撞极少
气体分子 与器壁表 面的碰撞 频率较低
平均吸附时间
气体分子以空间飞行为主
气体分子以吸附停留 为主
5.2 MF(中频)磁控溅射
中频溅射常用于同时溅射两个靶.通常两个靶尺寸与外 形完全相同,因此这两个靶也常称为孪生靶.在溅射中,两个靶 周期性轮流作为阴极与阳极.当靶上所加的电压处于负半周时 ,靶面被正离子轰击溅射;而在正半周时,等离子体中的电子被 加速到达靶面,中和了靶面上绝缘层上累积的正电荷,从而抑 制了打火.
2真空泵
典型的真空系统包括: 待抽空的容器(真空室) 获得真空的设备(真空泵) 测量真空的器具(真空规) 以及必要的管道、阀门和其他附属设备.
能使压力从一个大气压力开始变小，进行排气的泵常称 为“前级泵”,另一些只能从较低压力抽到更低压力的真空泵
常 称为“次级泵”.
对于任何一个真空系统评价指标: 1.极限压力Pm 2.抽气速率(单位时间所抽出气体的体积,决定抽真空的时间)
1bar=1000mbar=106ubar
区域 物理特性
压力范围/Pa
1.3真空区域划分
低真空 中真空
高真空
超高真空 极高真空
105~102 102~10-1
10-1~10-5
10-5~10-9
<10-9
气体分子密度 /(个/cm3)
平均自由程/cm
1019~1016 10-5~10-2
1016~1013 10-2~10
按热丝电阻变化的测量方法，电阻计分为定压式、定 流式和定温式三种(即分别维持热丝的电压、电流和温度 不变)。电阻计的测量范围10~1×10-1帕。
玻璃规 金属规
3真空测量
3.2 B-A型电离真空规
通过加热阴极发射电子，使待测气体电离，所产生的离子流与 压力有关的原理所制成的一种真空计(热规).它是一种正栅极三极 管型规管，中心是倒形结构的阴极F，中间是双螺旋型的加速极 A，外围的收集极C为圆筒状。工作时，阴极发射的热电子在加速 电场作用下，飞向加速极，飞行中获得足够的动能并与管内空 间的气体分子碰撞，气体分子电离产生正离子和电子。正离子被 带负电位的收集极接收形成离子流I+，电子被加速极接收形成电 子流(发射电流)Ie，当发射电流恒定时,离子流与压力P有如下的 关系式：
5.2 RF(射频)磁控溅射
由于直流溅射（含磁控）装置需要在溅射靶上加一负 电压，因而就只能溅射导体材料，溅射绝缘靶时，由于放 电不能维持而不能溅射绝缘物质。为了沉积介质薄膜，导 致了射频溅射技术的发展.
直流电源部分改由射频发生器、阻抗匹配网络和电源 所代替，利用射频辉光放电产生溅射所需正离子。 ➢ 优点:1.可溅射任何材料的靶
➢ 我国在1980年前后发展了磁控溅射技术，目前磁控溅射技 术已经广泛应用到制备包括力学薄膜，化学薄膜，磁学薄膜， 光学薄膜等等各种薄膜的制备，磁控溅射技术已经成为制备 高质量薄膜不可或缺的重要手段。
镀膜实验设备
中科院广州能源研究所磁控溅射镀膜设备 (20世纪90年代设备)
4.2磁控溅射技术原理
但是在确定的工作压强下,频率越高,等离子体中正离子 被加速的时间越短,正离子从外电场吸收的能量就越少,轰击 靶的正离子能量就越低,靶的溅射速率就越低.因此为了维持 较高的溅射速率,在满足抑制靶面打火的前提下,电源频率应 取较低的值,一般不应高于60~80kHz.
中频双靶反应溅射在国外目前已经得到推广,有 以下优点:
起动压强（Pa）