真空蒸镀概述
真空蒸镀工艺
真空蒸镀工艺1. 简介真空蒸镀工艺是一种常用的表面处理技术，用于在物体表面形成一层金属薄膜。
该工艺利用真空环境下的物理气相沉积原理，通过将金属材料加热至其蒸发温度，使其蒸发成气体状态，然后在待处理物体表面冷凝形成金属薄膜。
2. 工艺流程真空蒸镀工艺通常包括以下几个主要步骤：2.1 清洗和预处理在进行真空蒸镀之前，待处理物体需要经过清洗和预处理步骤。
清洗可以去除表面的污染物和氧化层，提高涂层的附着力。
预处理可以增加涂层与基材之间的粘结力，并改善涂层的性能。
2.2 装载和真空抽取待处理物体被装载到真空蒸镀设备中，并进行密封。
然后通过抽取设备内部的气体，建立所需的真空环境。
2.3 加热和金属蒸发将金属材料放置在加热源中，并加热至其蒸发温度。
金属材料会逐渐蒸发成气体，并在真空环境中扩散。
2.4 冷凝和沉积待处理物体表面冷凝的金属蒸汽形成金属薄膜。
冷凝速率和涂层厚度可以通过控制加热源的温度和时间来调节。
2.5 后处理完成真空蒸镀后，可以进行后处理步骤来改善涂层的性能和外观。
例如，可以进行退火、氧化和抛光等处理。
3. 应用领域真空蒸镀工艺广泛应用于各个领域，包括电子、光学、装饰、防护等。
以下是一些常见的应用领域：3.1 电子行业真空蒸镀可以用于制造半导体器件、光刻掩模、显示器件等电子元件。
通过在器件表面形成金属导电层或保护层，提高器件的性能和稳定性。
3.2 光学行业真空蒸镀可以用于制造光学元件，如反射镜、透镜、滤光片等。
通过在元件表面形成金属或非金属薄膜，可以改变光的传输和反射特性，实现特定的光学功能。
3.3 装饰行业真空蒸镀可以用于制造装饰品，如首饰、手表等。
通过在物体表面形成金属薄膜，增加其质感和美观度。
3.4 防护行业真空蒸镀可以用于制造防护涂层，如防反射涂层、耐磨涂层等。
通过在物体表面形成特定的涂层结构，提高其耐久性和使用寿命。
4. 工艺优势真空蒸镀工艺具有以下几个优势：4.1 厚度控制精准通过调节加热源温度和时间，可以精确控制金属薄膜的厚度。
《真空蒸镀概述》课件
真空度：确保蒸镀过程中无空气干扰，提高薄膜质量 温度：控制蒸镀材料的蒸发温度，保证薄膜厚度均匀 压力：控制蒸镀腔内的压力，防止薄膜破裂 速度：控制蒸镀材料的蒸发速度，保证薄膜厚度均匀 角度：控制蒸镀材料的蒸发角度，保证薄膜厚度均匀 时间：控制蒸镀过程的时间，保证薄膜厚度均匀
均匀性：蒸镀过程中，材料在真空环境下均匀分布，保证涂层质量 精确性：蒸镀技术可以精确控制涂层厚度和成分，提高产品质量 环保性：蒸镀过程中无有害气体排放，符合环保要求 适用性：蒸镀技术适用于多种材料和基材，应用广泛
珠宝首饰：真空蒸镀 技术可以应用于珠宝 首饰的表面处理，如 镀金、镀银等，使首 饰更加美观、耐用。
家居装饰：真空蒸镀 技术可以用于家居装 饰品的表面处理，如 镀金、镀银等，使装 饰品更加美观、耐用。
汽车装饰：真空蒸镀 技术可以用于汽车装 饰品的表面处理，如 镀金、镀银等，使装 饰品更加美观、耐用 。
汇报人：
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其他表面处理技术：包括电镀、化学镀、喷涂 等，各有优缺点。
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比较：真空蒸镀技术具有更好的薄膜质量、更均匀 的薄膜厚度、更好的附着力等优点，但也存在成本 高、设备复杂等缺点。
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结合：真空蒸镀技术与其他表面处理技术可以结合使用， 以实现更好的表面处理效果。例如，真空蒸镀技术可以用 于制备薄膜，而其他表面处理技术可以用于改善薄膜的性 能或外观。
在基材上
离子镀法：利 化学气相沉积
用离子轰击材 法：利用化学
料，使其在真 反应生成蒸汽， 空中形成蒸汽， 然后在真空中 然后沉积在基 沉积在基材上
材上
激光蒸镀法： 利用激光加热 材料，使其在 真空中形成蒸 汽，然后沉积
在基材上
半导体制造：用于 制造集成电路、太 阳能电池等
真空蒸镀的原理及设备
真空蒸镀的原理及设备真空蒸镀（Vacuum Deposition）是一种涂层加工技术，利用真空环境下的高温或电子束等方式将金属或无机化合物材料转化为薄膜，实现对底材的改性、功能化或美化等效果。
它广泛用于电子、光电、航天、汽车、建筑等各行业中的表面处理和表面高强度涂覆，例如LED 封装、晶体管、太阳能电池等产品。
一般来说，真空蒸镀主要通过以下几个步骤完成：首先在真空设备中去除空气，将底材进行清洗、抛光等表面处理，以充分发挥应力和结构的稳定性。
接下来，在真空环境下，加热金属固体材料直至蒸发，形成金属蒸气。
利用精密控制的电子源（如电子枪）、电弧、反应炉等方式，将金属蒸气沉积在底材表面，形成均一和致密的薄膜。
最后通过冷却等方式，使薄膜稳定，并对其进行其它后续处理，如切割、清洗等。
真空蒸镀设备由真空系统、辅助系统和控制系统三部分组成。
其中，真空系统主要由泵、阀门、仪表、泄漏探测器等组成，用于控制真空度。
辅助系统提供必要的能量、空气、水等，包括电子枪、电弧阱、反应炉、离子束枪、激光等不同工作方式的组件，用于加热、蒸发、沉积等工艺操作。
控制系统则是整个设备的大脑，由计算机、PLC等手段控制相关参数和工艺流程，确保各个步骤的准确和稳定性。
不同材料的真空蒸镀通过选择不同的金属原料、反应条件、厚度等参数，可以控制薄膜的性能、光学、机械、化学等方面来满足客户的需求。
例如，氧化膜具有良好的化学惰性和耐腐蚀性；反射镀膜用于反射光线、增强亮度和耐腐蚀性；导电膜用于电磁屏蔽、耐磨等等。
总的来说，真空蒸镀技术达到了很高的精度和可靠性，被广泛应用于高科技领域的表面加工和新材料开发中，是现代工业不可替代的重要手段之一。
真空蒸镀技术
真空蒸镀技术1. 简介真空蒸镀技术是一种重要的表面处理技术，主要用于金属、合金、陶瓷等材料的表面涂层，以更好地改善材料的性能。
该技术是将材料表面暴露在真空状态下，并使熔化的金属蒸气在材料表面沉积，形成一层致密的金属膜。
2. 工艺流程真空蒸镀技术主要包括三个主要步骤，即清洗处理、真空气化和涂层蒸镀。
2.1 清洗处理清洗是真空蒸镀技术的首要步骤。
其目的是去除材料表面的污垢、油脂和氧化物，并提高表面的粗糙度和增加涂层的附着力。
清洗处理一般有机械清洗、溶剂清洗、电解清洗等多种方法，不同的方法可以根据实际应用情况进行选择。
2.2 真空气化真空气化就是将材料带入真空室，通过机械或电子泵抽出室内气体，使气体压力小于10-3Pa，建立真空环境。
蒸镀室主要由真空室、蒸发室和泵吸系统组成，其内部摆放材料待处理。
为确保工艺成功，在气化过程需要严格控制一些参数：真空度、抽气速率等等。
2.3 涂层蒸镀涂层蒸镀是重要的制备步骤之一。
要获得良好的涂层质量，需要合适的蒸发材料和蒸发温度，(1)首先加热蒸发源，将蒸发材料熔化；(2)在真空气氛下，游离的蒸发材料自发地向上定向地扩散充满整个蒸发器室；(3)沉积在材料上，形成一层金属膜；(4)最后，将蒸发源加温停止，压降蒸发材料使形成良好的密封涂层。
3. 设备真空蒸镀设备性质复杂，系统安全高等标准，要确保技术成功。
常用的真空蒸镀设备包括离子镀膜机、溅射镀膜机等。
其中最广泛使用的是离子镀膜机，其具有高效的气体成分控制，因此可以精确控制膜厚度和成分，使制备的膜更具适应性。
4. 应用真空蒸镀技术在材料科学、光学制造、电子工业等领域具有广泛应用。
例：(1) 金属薄膜应用领域，可以修饰金属表面属性、美观、性能，提高金属表面硬度和耐腐蚀性；(2) 光学薄膜应用领域中，制备的金属膜能够使镜面反射率提高至90%以上；(3) 电子工业，制备的电触点和插座等膜能更好地增强导电性、抗氧化性和耐磨性等等。
5. 综述随着科学技术的不断发展，真空蒸镀技术将继续拓展应用领域，并在未来的材料科技和工业制造领域发挥重要作用。
真空蒸镀法
真空蒸镀法随着现代科技的不断发展，人们对于材料表面的要求也越来越高。
在不同的领域中，如电子、机械、航空等，都需要使用高质量的表面材料来提高产品的性能和寿命。
而真空蒸镀法作为一种新兴的表面处理技术，正逐渐受到人们的关注和应用。
一、真空蒸镀法的原理真空蒸镀法是一种将金属或其他材料蒸发到基底表面上，形成一层薄膜的表面处理技术。
它的原理是利用真空环境下的高温、低压条件，将金属或其他材料加热至其蒸汽压力高于环境压力，使蒸汽分子沉积在基底表面上，形成一层薄膜。
真空蒸镀法的核心设备是真空镀膜机，它包括真空室、加热系统、蒸发源、基底夹持系统、气体控制系统等组成部分。
在真空室内，先将基底表面进行清洗和处理，然后将蒸发源中的金属或其他材料加热至其蒸汽压力高于环境压力，使蒸汽分子沉积在基底表面上，形成一层薄膜。
二、真空蒸镀法的应用真空蒸镀法在电子、机械、航空等领域中有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用场景：1. 电子行业在电子行业中，真空蒸镀法被广泛应用于电子元器件的制造。
例如，将金属蒸发到半导体材料表面上，可以形成金属导线或金属电极，提高电子元器件的导电性和稳定性。
此外，还可以利用真空蒸镀法制备电子显示器的背光板、触摸屏等。
2. 机械行业在机械行业中，真空蒸镀法被应用于制造高硬度、高耐磨的刀具、轴承等零部件。
例如，将钛合金蒸镀在刀具表面上，可以提高其硬度和耐磨性，延长使用寿命。
3. 航空航天行业在航空航天行业中，真空蒸镀法被广泛应用于制造高温合金材料的表面涂层。
例如，将铬、铝等金属蒸镀在航空发动机叶片表面上，可以提高其耐高温性能，延长使用寿命。
三、真空蒸镀法的优势和不足真空蒸镀法与传统的表面处理技术相比，具有以下优势：1. 薄膜质量高：真空蒸镀法可以制备出质量高、厚度均匀的薄膜，具有良好的光学、电学性能。
2. 工艺灵活：真空蒸镀法可以制备出不同材料的薄膜，可以根据不同的应用需求进行调整。
3. 环保节能：真空蒸镀法不需要使用有害化学物质，对环境无污染；同时，其能耗较低，节能效果显著。
真空蒸镀的详细介绍
真空蒸镀的详细介绍真空蒸镀即真空蒸发镀膜。
这种方法是把装有基片的真空室抽成真空，气体压强达到10-2Pa以下加热镀料，使其原子或分子从表面气化逸出形成蒸气流，入射到基片表面，凝结形成固态薄膜。
1.真空蒸镀原理（1）膜料在真空状态下的蒸发特性。
单位时间内膜料单位面积上蒸发出来的材料质量称为蒸发速率。
理想的最高速率Gm（单位为kg/（m²·s））∶Gm=4.38×10-3Ps（Ar/T）1/2，式中，T为蒸发表面的热力学温度，单位为K，Ps为温度T时的材料饱和蒸发压，单位为Pa，Ar为膜料的相对原子质量或相对分子质量。
蒸镀时一般要求膜料的蒸气压在10-2~10-1Pa。
材料的Cm通常处在10-4~10-1Pa，因此可以估算出已知蒸发材料的所需加热温度。
（2）蒸气粒子的空间分布。
蒸气粒子的空间分布显著地影响了蒸发粒子在基体上的沉积速率以及基体上的膜厚分布。
这与蒸发源的形状和尺寸有关。
最简单的理想蒸发源有点和小平面两种类型。
2.真空蒸镀方式（1）电阻加热蒸发。
它是用丝状或片状的高熔点金属做成适当形状的蒸发源，将膜料放在其中，接通电源，电阻加热膜料而使其蒸发。
对蒸发源材料的基本要求是高熔点，低蒸气压，在蒸发温度下不会与膜料发生化学反应或互溶，具有一定的机械强度。
另外，电阻加热方式还要求蒸发源材料与膜料容易润湿，以保证蒸发状态稳定。
常用的蒸发源材料有钨、钼、钽、石墨、氮化硼等。
（2）电子束蒸发。
电阻加热方式中的膜料与蒸发源材料直接接触，两者容易互混，这对于半导基体元件等镀膜来说是需要避免的。
电子束加热方式能解决这个问题。
它的蒸发源是e形电子枪。
膜料放入水冷铜坩埚中，电子束自源发出，用磁场线圈使电子束聚焦和偏转，电子轨迹磁偏转270°，对膜料进行轰击和加热。
（3）高频加热。
它是在高频感应线圈中放入氧化铝或石墨坩埚对膜材料进行高频感应加热。
感应线圈通常用水冷铜管制造。
此法主要用于铝的大量蒸发。
真空蒸镀技术及应用
真空蒸镀技术及应用一、引言真空蒸镀技术是一种将金属或非金属材料蒸发到基材表面形成一层薄膜的表面处理技术。
它已经广泛应用于光学、电子、机械、化工等领域，成为现代工业中不可或缺的重要工艺之一。
二、真空蒸镀技术的原理真空蒸镀技术是利用高温加热材料，在真空环境下使其升华成气体，然后通过控制沉积速度和沉积厚度，将气体沉积到基材表面形成一层薄膜的过程。
通常所使用的设备包括真空室、加热源、材料源和控制系统等。
三、真空蒸镀技术的分类1. 热阴极离子镀（ICCD）：利用电子轰击热阴极产生离子，并在离子束加速下沉积到基材表面上。
2. 静电喷涂（ESD）：利用高电压静电场将粉末颗粒喷向基材表面，并在表面上形成涂层。
3. 磁控溅射（MPS）：利用磁场控制离子束的方向和能量，将材料源溅射到基材表面上。
4. 电弧离子镀（ECD）：利用电弧加热材料源，产生高温高压等离子体，并在离子束加速下沉积到基材表面上。
四、真空蒸镀技术的应用1. 光学领域：真空蒸镀技术可以制备各种光学膜，如反射膜、透明导电膜、滤光片等。
其中，反射膜广泛应用于太阳能电池板、车灯反光器等领域。
2. 电子领域：真空蒸镀技术可以制备各种电子元器件，如集成电路、晶体管等。
其中，金属化工艺是半导体工业中必不可少的一环。
3. 机械领域：真空蒸镀技术可以制备各种功能性涂层，如防磨损涂层、防氧化涂层等。
其中，钛金合金涂层广泛应用于航空航天领域。
4. 化工领域：真空蒸镀技术可以制备各种催化剂、电极材料等。
其中，铂金属催化剂是汽车尾气净化领域中最常用的材料之一。
五、真空蒸镀技术的发展趋势随着科技的不断进步，真空蒸镀技术也在不断发展。
未来，其发展趋势主要有以下几个方向：1. 多功能化：将多种功能性涂层集成到一个基材上，实现多种功能。
2. 微纳加工：利用纳米级别的材料和结构，实现微观加工和制造。
3. 环保化：利用环保型材料和工艺，减少对环境的污染。
4. 自动化：利用计算机控制系统自动调节各项参数，提高生产效率和质量。
真空蒸镀的概念及其原理
真空蒸镀的概念及其原理概念：
在真空环境中，将材料加热并镀到基片上称为真空蒸镀，或叫真空镀膜(vacuum evaporating; vacuum evaporation)。
真空蒸镀是将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华，使之在工件或基片表面析出的过程。
真空蒸镀中的金属镀层通常为铝膜，但其它金属也可通过蒸发沉积。
原理：
金属加热至蒸发温度。
然后蒸汽从真空室转移，在低温零件上凝结。
该工艺在真空中进行，金属蒸汽到达表面不会氧化。
在对树脂实施蒸镀时，为了确保金属冷却时所散发出的热量不使树脂变形，有必须对蒸镀时间进行调整。
此外，熔点、沸点太高的金属或合金不适合于蒸镀。
第三章-真空蒸镀
本章的基本要求
理解饱和蒸汽压、蒸发温度等基本概念； 掌握真空蒸发的原理、设备要求、不同类型蒸发源的蒸发特
点、各种蒸发材料的特点、基本的蒸发镀膜操作过程；
理解并掌握真空蒸发镀膜时真空室内起始压强的确定方法； 了解真空蒸发镀膜法的应用情况。
第三章 真空蒸发镀膜法
GO
蒸发材料
常用的蒸发材料介绍
1、铝（Al） m.p. 660oC pv=10-2Torr时，T＝1217oC
铝薄膜可用作导体、电容器电极、反射器及装饰品等。
因铝与玻璃、陶瓷、硅片的附着力好，常用作引线。
蒸发材料
1、铝（Al）
1100℃以上开始迅速蒸发。在蒸发温度时，铝 是一种高度流动的液体，它对难熔材料极易相湿并 在其表面上流动，同时可以深入到难熔材料的微孔 中。熔化的铝在真空中化学活性非常强，因此必须 认真选择蒸发源。目前，多采用钨丝或者钽丝作为 蒸发源。
钽（Ta）、钼（Mo）、钨（W）等
电阻式蒸发源的特点：
结构简单、使用方便、造价低廉，因此使用普遍;
常用来蒸发蒸发温度小于1500oC的铝、金、银等金
属，蒸发一些硫化物、氟化物和某些氧化物。
2、电子束加热蒸发源
结构
根据电子束蒸发源的形式不同，电子束蒸发源可以分为： 环形枪、直枪、e型枪和空心阴极电子枪等几种
直枪蒸发源
e电子枪的工作原理
2、电子束加热蒸发源
优点:
1) 2) 与电阻加热源相比可以减少污染; 能量集中,使膜料局部表面受到很高的温度, 而其它
部分的温度低。因而，可使高熔点（可以高达
3000oC）的材料蒸发, 且有较高的蒸发速率； 3) 4) 可以准确、方便地控制蒸发温度； 有较大的温度调节范围，对高、低熔点的膜料都适 用，适用性宽，特别适合蒸镀熔点高达 2000oC 左
真空蒸镀介绍
(4) 触针法
原理:在针尖上镶有曲率半径为几微米的蓝宝石或金刚石的触 针，使其在薄膜表面上移动时，由于试样的台阶会引起 触针随之作阶梯式上下运动。再采用机械的、光学的或 电学的方法，放大触针所运动的距离并转换成相应的读 数，该读数所表征的距离即为薄膜厚度。 (a) 差动变压器法
触针测厚计的传感器 (a)差动变压器法；(b)阻抗法
3
真空蒸镀原理
4
真空蒸发镀膜的三种基本过程： (1)热蒸发过程 (2)气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运，即这 些粒子在环境气氛中的飞行过程。 (3)蒸发原子或分子在基片表面上的淀积过程，即是蒸气凝聚、 成核、核生长、形成连续薄膜。 真空蒸镀的优缺点： 优点：是设备比较简单、操作容易；制成的薄膜纯 度高、质 量好，厚度可较准确控制；成膜速率快、效率高；薄膜的 生长机理比较单纯。 缺点：不容易获得结晶结构的薄膜，所形成薄膜在基 板上的附 着力较小，工艺重复性不够好等。
(c) 等厚干涉条纹法
原理（测量膜厚的标准方法） 如果在楔形薄膜上产生单色干涉光，则在一定厚度下就能 满足最大和最小的干涉条件，可观察到明暗相间的平行条纹。 如果厚度不规则，则干涉条纹也呈现不规则的形状。 测量的薄膜膜厚t为：
L t L 2
L是条纹间距；ΔL是条 纹的位移；λ是单色光 的波长。
5
真空蒸发镀膜时保证真空条件的必要性： 三个过程都必须在空气非常稀薄的真空环境 中进行，否则将发生以下情况： 1.蒸发物原子或分子将与大量空气分子碰撞， 使膜层受到严重污染，甚至形成氧化物； 2. 蒸发源被加热氧化烧毁；
3.由于空气分子的碰撞阻挡，难以形成均匀连 续的薄膜。
蒸发源的类型:关于蒸发源的形状可根据蒸发材 料的性质，结合考虑与蒸发源材料 的湿润性， 制作成不同的形式和选用不同的蒸发源物质。
第6章 真空蒸镀
熔点 （K）
蒸发速 率*
1336
6.1
1234
9.4
932
18
303
11
1685
15
693
17
594
14
1090
17
4130
19
3270
4.5
3650
4.4
镀料的蒸发
蒸发粒子的速度和能量
对于绝大部分可以热蒸发的材料，蒸发温度在1000-2500 ℃范围内，蒸发粒子的平均速度约为1000 m/s，对应的平均 动能约为0.1-0.2eV。
• 加热蒸发过程 • 气相原子或分子的输运过程（源-基距） • 蒸发原子或分子在基片表面的淀积过程
镀料的蒸发
饱和蒸气压
一些常用材料的蒸气压与温度关系
金 分子量
属
10-8
Au 197
Ag 107.9
Al
27
Ga 69.7
Si 28.1
Zn 65.4
Cd 112.4
As 74.9
C
12
Ta 181
蒸发速率
单位时间蒸发到基板上的蒸发物质的量 (分子数或质量)。
dG (20 ~ 30) dT
G
T
可见，蒸发源温度的微小变化即可引起蒸发速率发生很大
的变化。因此在制膜过程中，要想控制蒸发速率，必须精确控
制蒸发源的温度，加热时应尽量避免产生过大的温度梯度。
蒸发源
蒸发源是蒸发装置的关键部件，最常用的有：
电子枪需要在高真空条件下才能正常发射电子束。
蒸发源
电子束蒸发源：结构型式
直枪蒸发源简图
• 使用方便，能 量密度高，易 于调节控制。
• 体积大、成本 高，蒸镀材料 会污染枪体结 构，存在从灯 丝逸出的Na离 子污染
真空蒸镀工艺
真空蒸镀工艺一、工艺概述真空蒸镀是一种将金属或非金属材料沉积在基材表面的工艺。
它可以改善基材的外观和性能，增加其耐磨性、耐腐蚀性和导电性等。
真空蒸镀工艺包括预处理、真空排气、加热、沉积和冷却等环节。
二、工艺流程1. 基材清洗：将待处理的基材放入清洗槽中，用去离子水或有机溶剂清洗表面的污垢和油脂。
2. 真空排气：将清洗后的基材放入真空室内，通过机械泵和分子泵将室内压力降至10^-3~10^-5Pa。
3. 加热：使用电阻加热器或感应加热器对基材进行加热，使其表面温度达到200~300℃。
4. 沉积：在基材表面形成金属或非金属涂层。
常用的沉积方法有电弧离子镀、直流磁控溅射和反应式磁控溅射等。
5. 冷却：冷却基材，使其表面温度降至室温。
三、各环节详解1. 基材清洗基材清洗是真空蒸镀工艺的第一步，其目的是去除表面污垢和油脂，保证基材表面干净。
清洗方法有机械清洗、化学清洗和超声波清洗等。
其中，化学清洗常用的溶液有酸碱溶液、氧化剂溶液和有机溶剂等。
2. 真空排气真空排气是真空蒸镀工艺中最重要的环节之一。
在真空室内排除氧气和其他杂质气体，可以避免反应产生不良影响。
排气方法有静态排气和动态排气两种。
静态排气是在真空室内关闭所有阀门，使用机械泵将室内压力降至10^-3~10^-5Pa；动态排气则是在机械泵的辅助下使用分子泵或扩散泵将室内压力降至10^-6~10^-7Pa。
3. 加热加热是为了使基材表面温度达到沉积温度，以便于金属或非金属材料沉积在基材表面。
加热方法有电阻加热器和感应加热器两种。
电阻加热器是通过电流通过导体产生热能，使基材表面温度升高；感应加热器则是利用交变磁场在导体中产生涡流，从而使基材表面温度升高。
4. 沉积沉积是将金属或非金属材料沉积在基材表面的过程。
常用的沉积方法有电弧离子镀、直流磁控溅射和反应式磁控溅射等。
其中，电弧离子镀是将两个相同金属电极放入气体环境中，在极点处形成高温等离子体，使其蒸发并沉积在基材表面；直流磁控溅射则是使用带有靶材的阳极，在气体环境中形成等离子体，使靶材蒸发并沉积在基材表面；反应式磁控溅射则是在气体环境中利用化学反应来形成所需涂层。
真空蒸镀
加热方式
真空蒸镀使用的加热方式主要有：电阻加热、电子束加热。射频感应加热、电弧加热和激光加热等几种。不 论哪一种加热方式，都要求作为蒸发源的材料具有以下性能：熔点高；蒸气压低；在蒸发温度下不与大多数蒸发 材料发生化学反应或互溶，同时具有一定的机械强度。
设备
真空蒸镀装置由真空抽气系统和蒸发室组成。
真空抽气系统由（超）高真空泵、低真空泵、排气管道和阀门等组成。此外，还附有冷阱(用以防止油蒸气的 返流)和真空测量计等。蒸发室大多用不锈钢制成。在蒸发室内配有真空蒸镀时不可缺少的蒸发源、基片和蒸发空 间。此外，还置有控制蒸发原子流的挡板，测量膜厚并用来监控薄膜生长速率的膜厚计，测量蒸发室的真空变化 和蒸发时剩余气体压力的(超)高真空计，以及控制薄膜生长形态和结晶性的基片温度调节器等。
工艺流程
真空蒸镀工艺一般包括基片表面清洁、镀膜前的准备、蒸镀、取件、镀后处理、检测、成品等步骤。
(1)基片表面清洁。真空室内壁、基片架等表面的油污、锈迹、残余镀料等在真空中易蒸发，直接影响膜层 的纯度和结合力。镀前必须清沽干净。
(2)镀前准备。镀膜室抽真空到合适的真空度，对基片和镀膜材料进行预处理。加热基片，其目的是去除水 分和增强膜基结合力。在高真空下加热基片，能够使基片的表面吸附的气体脱附。然后经真空泵抽气排出真空室， 有利于提高镀膜室真空度、膜层纯度和膜基结合力。然后达到一定真空度后．先对蒸发源通以较低功率的电，进 行膜料的预热或者预熔，为防止蒸发到基板上，用挡板遮盖住蒸发源及源物质，然后输入较大功率的电，将镀膜 材料迅速加热到蒸发温度，蒸镀时再移开挡板。
真空蒸镀法
真空蒸镀法真空蒸镀法是一种常见的金属表面处理技术，它的原理是通过高温蒸发，让金属蒸发成气体，然后在材料表面沉积形成金属膜层。
该方法广泛应用于制造电子器件、光学元件、化工设备、汽车外壳等领域。
本文将从原理、优点、应用等方面进行详细介绍。
1.原理真空蒸镀法是一种物理气相沉积技术，它基于高温下的蒸发使金属形成气态，随后将气态金属传输到材料表面并沉积。
在用真空将待沉积物品内外排气至较低压力的同时，使用高频电源加热，使得源材料蒸发成气体。
经过一系列反应、传输、降温过程后，源材料最终在被镀的物品表面沉积，形成金属膜层。
2. 优点真空蒸镀法具有诸多优点，如下：（1）厚度均匀：真空蒸镀法利用原子或分子沉积在表面，可以使膜层厚度均匀，避免有些地方厚度过薄而某些地方过厚的情况出现。
（2）适用范围广：真空蒸镀法可以涂覆各种固态材料并可以制备出不同特性的材料，能够适应各种特殊要求的镀膜需求。
例如，可以制备出金属膜、合金膜、氧化膜、硝化膜等。
（3）反应过程可控：真空蒸镀法具有反应过程可控的特点，可以控制源材料的温度，控制气体条件，从而控制所制备膜层的成分和性质等。
（4）成本低廉：相对于其他镀膜技术，真空蒸镀法设备的制造成本较低，其实施所需的能源和材料成本也比其他技术少得多。
（5）对环境的影响小：它是对周围环境的污染很小，因为它不仅不需要水，而且产生残留的化学物，如涂料时。
3. 应用范围真空蒸镀法广泛应用于建筑、机械、航空、电器、电子、医疗、通讯、照明等领域。
其中，最常用的是在光学镜片表面镀上透明金属膜，使得透明度更高，光学性能更优越。
此外，真空蒸镀法也被用于生产太阳能电池板，从而提高其转换效率，也被用于制造触摸屏显示器、复合材料等。
4. 应用案例（1）汽车外观：汽车的外观对其销售很重要，镀膜可以使车身更加光滑并且具有抗蚀性。
汽车上的镉电池灯、车轮、后视镜等经过真空蒸镀法镀上铬层，使得它们看起来更加美观。
（2）光学器件：在制造望远镜、摄像机、摄影设备等装置时，通常需要使用反射镜或反射镜。
真空镀
原理： 适合所有固体材料之溅镀) 二、RF Sputtering原理：(适合所有固体材料之溅镀 原理 适合所有固体材料之溅镀 如果target为绝缘体，则由于target表面带正电位(target接 负电(阴极))，因而造成靶材表面与阳极的电位差消失，不 会持续放电，无法产生辉光放电效应，所以若将直流供电 改为RF电源，则绝缘体的target亦可维持辉光放电。接RF 电源后，电浆中电子移动度将大于离子移动度，target表 target 面累积过剩电子，target表面直流偏压为负电位，如此即 可溅镀。 为使电力充分导入放电，在高周波电源及电极间插入阻 抗匹配电路。 阻抗匹配电路与target电极间串联电容器，绝缘体 target也会激起负电位偏压。 此负电位约在高周波溅镀施加电压的峰值(实效值的倍)。
1.蒸發過程 鍍膜材料在真空容器中加熱變為蒸 氣的過程。它與材料的蒸氣壓和蒸發速率 有關。蒸氣壓是氣態與固態或氣態與液態 達到平衡時所表現出來的壓力﹐它的大小 取決于溫度。 2.遷移過程 蒸氣從蒸發源到制品表面的過程。 蒸發源與制品間的距離一般在10---30cm.
3.成膜過程 蒸氣原子在基體上形成晶核﹐ 然后長大合并形成膜層。沉積薄膜大多 屬于此種類型。影響薄膜生長和性能的 因素有制品溫度﹐鍍膜真空度﹐蒸發速 率﹐制品材料和鍍膜材料。真空蒸鍍廣 泛用于鍍制各種金屬.合金和化合物薄 膜﹐應用于光學.電子.輕工和裝飾等領 域。
(2)转移法。是借助载体膜(真空镀铝膜)将金属 铝层转移到基材的表面而形成镀铝薄膜。转移 法是在直接蒸镀法的基础上发展起来的新工艺， 它克服了直接蒸镀法对基材要求的局限性，尤 其适合于在各种纸及纸板上进行镀铝，也可用 于塑料薄膜的镀铝。 目前国外已将转移法应用到布、纤维、皮 革等基材的镀铝产品上。我国主要采用转移法 生产镀铝纸。
真空蒸镀技术在LED器件制造中的应用
真空蒸镀技术在LED器件制造中的应用随着LED技术的不断发展，LED器件制造技术也越来越先进。
其中，真空蒸镀技术作为一种常用的器件制造技术，已经得到了广泛的应用。
今天，我们来一起探讨一下真空蒸镀技术在LED器件制造中的应用。
一、真空蒸镀技术的概述首先，我们来简单介绍一下真空蒸镀技术。
真空蒸镀技术是一种利用真空条件下的物理或化学方法，在材料表面蒸发或沉积金属和非金属元素或化合物的一种新型表面材料技术。
具体来说，真空蒸镀技术是通过将各种材料加热至一定温度下，通过真空泵将器件内部压力降到一定值，使金属或者化合物熔化或者气化，然后在材料表面进行沉积或蒸发，最终将目标物质沉积于器件表面的一种表面沉积技术。
二、真空蒸镀技术在LED器件中的应用真空蒸镀技术在LED器件中的应用可以分为以下几个方面：1、LED芯片防反射涂层LED芯片是LED器件中最重要的部分。
防反射涂层可以有效地提高LED芯片的光电转换效率。
真空蒸镀技术是制造LED芯片防反射涂层的最佳方法之一。
利用真空蒸镀技术可以在LED芯片表面制造出不同反射系数的金属涂层，从而防止外部光线反射，提高LED芯片的光电转换效率。
2、LED透镜和光电学器件的制造LED透镜和光电学器件是LED器件中的重要组成部分，对其光学性能要求极高。
利用真空蒸镀技术可以在器件表面制造微米级别的金属或化合物涂层，从而达到不同光学效果。
例如，制造出反射镜面、反射镜、分光镜、滤光镜等，这些提高了LED器件的效率，同时提高了装置的使用寿命。
3、LED器件外观处理LED器件外观处理主要是利用不同颜色的金属涂层装饰LED 器件表面，提高LED器件的美观性和装饰效果。
通过真空蒸镀技术可以处理出不同颜色的金属涂层，如金色、银色、蓝色等，从而实现不同外观效果。
三、真空蒸镀技术在LED器件制造中的优势相较于传统的制造方法，真空蒸镀技术在LED器件制造中有着独特的优势：1、制造成本低真空蒸镀技术可以制造微米级别的薄膜，而且能够在不同材料之间实现复合，因此可以减少材料的使用，降低了制造成本。
真空蒸镀概述-PPT精选文档
但其它金属也可通过蒸发沉积。
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真空蒸镀原理
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真空蒸发镀膜的三种基本过程： (1)热蒸发过程 (2)气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运，即这 些粒子在环境气氛中的飞行过程。 (3)蒸发原子或分子在基片表面上的淀积过程，即是蒸气凝聚、 成核、核生长、形成连续薄膜。 真空蒸镀的优缺点： 优点：是设备比较简单、操作容易；制成的薄膜纯 度高、质 量好，厚度可较准确控制；成膜速率快、效率高；薄膜的 生长机理比较单纯。 缺点：不容易获得结晶结构的薄膜，所形成薄膜在基 板上的附 着力较小，工艺重复性不够好等。
如果，积分堆积量(质量)为m，蒸镀膜的密度为 ρ ，基片上的蒸镀面积为A，则膜厚可由下式确定
m t A
(2) 电学方法 (a) 电阻法
原理：电阻值与电阻体的形状有关 由于金属导电膜的阻值随膜厚的增加而下降，所以用电 阻法可对金属膜的淀积厚度进行监控，以制备性能符合要 求的金属薄膜。
t
R
2、膜厚的测量方法
介绍以下几种方法 (1)称重法：微量天平法、石英晶体振荡法 (2)电学方法：电阻法、电容法、电离式监控 计法 (3)光学方法：光吸收法、光干涉法、等厚干 涉条纹法 (4)触针法：差动变压器法、阻抗放大法、压 电元件法
称重法:微量天平法 原理：是将微量天平设置在真空室内，把蒸镀的基片 吊在天平横梁的一端，测出随薄膜的淀积而产生的天 平倾斜，进而求出薄膜的积分堆积量，然后换算为膜 厚。
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真空蒸发镀膜时保证真空条件的必要性： 三个过程都必须在空气非常稀薄的真空环境中进行， 否则将发生以下情况： 1.蒸发物原子或分子将与大量空气分子碰撞，使膜层 受到严重污染，甚至形成氧化物； 2. 蒸发源被加热氧化烧毁； 3.由于空气分子的碰撞阻挡，难以形成均匀连续的薄 膜。
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二．小平面蒸发源
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蒸发源是蒸发装置的关键部件，大多金属材料 都要求在1000～2000℃的高温下蒸发。因此， 必须将蒸发材料加热到很高的蒸发温度。最常 用的加热方式有：电阻法、电子束法、高频法 等。
一、电阻蒸发源
采用钨等高熔点金属，做成适当形状的蒸发 源，其上装入待蒸发材料，让电流通过，对蒸 发材料进行直接加热蒸发，或者把待蒸发材料 放入Al2O3、BeO 等坩埚中进行间接加热蒸发 。
电子束蒸发源的结构型式
三．高频感应蒸发源
将装有蒸发材料的坩埚放在高频螺旋线圈的 中央，使蒸发材料在高频电磁场的感应下产生 强大的涡流损失和磁滞损失（对铁磁体），致 使蒸发材料升温，直至气化蒸发。
合金及化合物的蒸发
分馏现象 当蒸发二元以上的合金及化合物时，蒸发
材料在气化过程中，由于各成分的饱和蒸气压 不同，使得其蒸发速率也不同，得不到希望的 合金或化合物的比例成分，这种现象称为分馏 现象。
优点 ：能获得成分均匀的薄膜，可以进 行掺杂蒸发等。
缺点：蒸发速率难于控制，且蒸发速率不 能太快。
2．多源蒸发法
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二．化合物的蒸发
化合物的蒸发法有三种：（1）电阻加热法； （2）反应蒸发法；（3）双源或多源蒸发法— 三温度法和分子束外延法。
反应蒸发法主要用于制备高熔点的绝缘介质 薄膜，如Al2O3、SiC和硅化物等。而三温度法 和分子外延法主要用于制作单晶半导体化合物 薄膜
膜厚和淀积速率的测量与监控
薄膜的性质和结构主要决定于薄膜的成核与 生长过程，如淀积速率、粒子速度与角分布、 粒子性质、衬底温度及真空度等。在气相沉积 技术中为了监控薄膜的性能与生长过程，必须 对淀积参数进行有效的测量与监控。在所有沉 积技术中，淀积速率和膜厚是最重要的薄膜淀 积参数。显然，用于淀积速率测量的实时方法， 对于时间的积分也能用于膜厚的测量，而非实 时方法则只能测量膜厚。
二．电子束蒸发源
将蒸发材料放入水冷铜坩埚中，直接利用电 子束加热，使蒸发材料气化蒸发后凝结在基板 表面成膜，是真空蒸发镀膜技术中的一种重要 的加热方法和发展方向。
电子束蒸发克服了一般电阻加热蒸发的许多 缺点，特别适合制作高熔点薄膜材料和高纯薄 膜材料。
原理 :基于电子在电场作用下，获得动能轰 击到处于阳极的蒸发材料上，使蒸发材料加热 气化，而实现蒸发镀膜。
的波长。
(4) 触针法
原理:在针尖上镶有曲率半径为几微米的蓝宝石或金刚石的触 针，使其在薄膜表面上移动时，由于试样的台阶会引起 触针随之作阶梯式上下运动。再采用机械的、光学的或 电学的方法，放大触针所运动的距离并转换成相应的读 数，该读数所表征的距离即为薄膜厚度。
(a) 差动变压器法
图中线圈2和线圈3的输出反相 连接。由于铁芯被触针牵动随触针 上下移动，此时，线圈2和线圈3输 出差动电信号，放大此信号并显示 相应于触针运动距离的数值。
2. 蒸发源被加热氧化烧毁； 3.由于空气分子的碰撞阻挡，难以形成均匀连 续的薄膜。
蒸发源的类型:关于蒸发源的形状可根据蒸发材 料的性质，结合考虑与蒸发源材料 的湿润性， 制作成不同的形式和选用不同的蒸发源物质。
常用的几种加热器形状
舟状
丝状
坩埚
一．点蒸发源
通常将能够从各个方向蒸发等量材料的微小 球状蒸发源称为点蒸发源
使用普通仪器，电阻测 量精度可达±1%至±0.1%。
(3) 光学方法
(a) 光吸收法
如果强度为I0 的光照射具有光吸收性的薄膜上，则透过
薄膜的光强度可由下式表示
I I0 (1 R)2 exp( t )
t 为膜厚；α是吸收系数；R 薄膜与空气界面上的反射系数
(b) 光干涉法 原理：当平行单色光照射到薄膜表面上时，从薄膜的上、 下表面反射回来的两束光在上表面相遇后，就发生干涉 规象。通过测定反映反射光或透射光特性的某个参量， 即可测定薄膜的厚度。
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真空蒸镀原理
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真空蒸发镀膜的三种基本过程： (1)热蒸发过程 (2)气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运，即这 些粒子在环境气氛中的飞行过程。 (3)蒸发原子或分子在基片表面上的淀积过程，即是蒸气凝聚、
成核、核生长、形成连续薄膜。 真空蒸镀的优缺点： 优点：是设备比较简单、操作容易；制成的薄膜纯 度高、质
(b) 阻抗放大法
由于触针上下运动使电感器的 间隙d发生相应的变化时，感抗随之 变化，导至线圈阻抗改变。再利用 放大电路放大并显示该阻抗的变化 量，即可表征触针上下运动的距离。
触针测厚计的传感器 (a)差动变压器法；(b)阻抗法
如果，积分堆积量(质量)为m，蒸镀膜的密度为 ρ ，基片上的蒸镀面积为A，则膜厚可由下式确定
t m
A
(2) 电学方法 (a) 电阻法
原理：电阻值与电阻体的形状有关
由于金属导电膜的阻值随膜厚的增加而下降，所以用电
阻法可对金属膜的淀积厚度进行监控，以制备性能符合要
求的金属薄膜。
t RS
式中ρ为金属膜电阻率，t为膜层厚度
采用真空蒸发法制作预定组成的合金薄膜， 经常采用瞬时蒸发法、双蒸发源法及合金升华 法等。
1．瞬时蒸发法
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瞬间又称“闪烁”法。它是将细小的颗粒， 逐次送到非常炽热的蒸发器或坩埚中，使 一个一个的颗粒实现瞬间完全蒸发。如果 颗粒尺寸很小，几乎能对任何成分进行同 时蒸发，故瞬时蒸发法常用于合金中元素 的蒸发速率相差很大的场合。
量好，厚度可较准确控制；成膜速率快、效率高；薄膜的 生长机理比较单纯。 缺点：不容易获得结晶结构的薄膜，所形成薄膜在基 板上的附 着力较小，工艺重复性不够好等。
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真空蒸发镀膜时保证真空条件的必要性：
三个过程都必须在空气非常稀薄的真空环境 中进行，否则将发生以下情况：
1.蒸发物原子或分子将与大量空气分子碰撞， 使膜层受到严重污染，甚至形成氧化物；
RS 正方形平板电阻器沿其边方向的电阻值，它与正方形的 尺寸无关，常称为方电阻或面电阻。（前提：薄膜必须连续)
(b) 电容法
原理：通过测量电介质薄膜的电容量来确定它的厚度
(a) 电阻法
电桥法测量电阻的原理
右图为由测量电阻值 （RS)来测量膜厚的电桥回 路原理图。其中，1为真空 室，2为蒸发面。
一旦达到设计电阻值时， 通过继电器控制电磁阀挡板， 便可立即停止蒸发淀积。
表面工程技术
真空蒸镀
真空蒸镀
真空蒸发原理 蒸发源的类型 合金及化合物的蒸发 膜厚的测量与监控
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真空蒸发镀膜法（简称真空蒸镀）
在真空环境中，将材料加热并镀到 基片上称为真空蒸镀，或叫真空镀膜。
真空蒸镀是将待成膜的物质置于真 空中进行蒸发或升华，使之在工件或 基片表面析出的过程。
真空蒸镀中的金属镀层通常为铝膜， 但其它金属也可通过蒸发沉积。
2、膜厚的测量方法
介绍以下几种方法 (1)称重法：微量天平法、石英晶体振荡法 (2)电学方法：电阻法、电容法、电离式监控
计法 (3)光学方法：光吸收法、光干涉法、等厚干
涉条纹法 (4)触针法：差动变压器法、阻抗放大法、压
电元件法
称重法:微量天平法
原理：是将微量天平设置在真空室内，把蒸镀的基片 吊在天平横梁的一端，测出随薄膜的淀积而产生的天 平倾斜，进而求出薄膜的积分堆积量，然后换算为膜 厚。
(c) 等干涉条纹法
原理（测量膜厚的标准方法）
如果在楔形薄膜上产生单色干涉光，则在一定厚度下就能 满足最大和最小的干涉条件，可观察到明暗相间的平行条纹。 如果厚度不规则，则干涉条纹也呈现不规则的形状。
测量的薄膜膜厚t为：
在薄膜台阶处干 涉条纹的位移
t L
L2
L是条纹间距；ΔL是条
纹的位移；λ是单色光