真空蒸发镀膜法专题培训课件
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第三章真空蒸发镀膜-55页PPT资料
h2
3
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1
3
1
(
b h
)
2
2
④常用计算——以 点源正对固定圆基片的蒸发为例
膜厚最大绝对偏差：t0 tmin 相对偏差：1— t r
平均膜厚：t
1
R 2
tdA
A
膜材利用率：
R2 t
m
膜厚分布均方差： D 1
2
t t dA
P39，表3-2： 常用材料的熔化温度及蒸汽压达到1 Pa 时 的蒸发温度，
铬等材料先蒸发，后熔化
② 温度条件：使饱和蒸汽压Pv达到1Pa 的蒸发温度T
材料蒸汽压Pv与温度的关系：克—克方程
式,可以推算温度T
简化为（3—5）式：logPv AB T
P41，（3—3）
③ 蒸发速率： 按余弦定律
达到热阴极弧光放电程度。
工作中气压较高，能够产生足够多的电子. HCD枪电子束蒸发， 空心阴极离子镀 P60 图3—15
4)感应加热式蒸发源
①原理：高频电源——感应圈高频电流、电场— —高频交变磁场——坩埚、膜材中感应涡流
——涡流焦耳热——膜材热能 结构：
P57图3—13
②特点：功率大；蒸发速率大；蒸发源温度（蒸 发速率）稳定；一次装料多；适合连续工作
3.1 真空蒸发镀膜原理 Principle of Vacuum Evaporative Coating
1) 原理、结构与特点
principle, structure, characteristics
真空蒸发镀膜原理图
真空室 Coating chamber 蒸发源 Evaporation Sources 加 热 器 heater 蒸 发 舟 boat
《真空镀膜基础知识》PPT课件
技术部技术员培训
☆☆☆涂装真空镀膜基础知识培训
整理课件
1
培训的五个阶段
真空镀膜的应用范围及应用现状 真空镀膜机原理 真空镀膜机设备图示 车灯镀膜基础流程 真空行业专业术语解释
整理课件
2
真空镀膜应用之范围：
光学
• 反射镜、增透膜、濾光片 • 天文望远镜、建筑玻璃、相机、灯具
电子电路 显示器 元件
整理课件
5
真空镀膜的原理
真空镀膜主要指一类需要在较高真空度下进行的镀膜的产 品，将被镀薄膜基材装在真空蒸镀机中，用真空泵抽真空， 使镀膜中的真空度达 到 1.3×10－2～1.3×10-3Pa,加 热坩锅使高纯度的铝丝（纯度99.99%）在 1200℃～ 1400℃的温度下溶化并蒸发成气态铝。气态铝微粒在移 动的薄膜基材表面沉积、经冷却还原即形成一层连续而光 亮的金属铝层。具体包括很多种类，包括真空离子蒸发， 磁控溅射，MBE分子束外延，PLD激光溅射沉积等很多种。 主要思路是分成蒸发和溅射两种。 需要镀膜的被成为基片 或基材，镀的材料（金属材料可以是金、银、铜、锌、铬、铝等，其
• 导电膜、绝缘膜、保护膜 • 逻辑元件、运算器、磁片、CCD • 透明导电膜、摄像管导电膜 • LCD、录像磁头 • 蒸发镍、铝、金属陶瓷 • 电阻、电容、影印机硒鼓
纺织品
• 装饰膜 • 金属花纹、金丝银丝线
模具 消费用品
• 刀具超硬膜
• 级面板、扶手、栏杆、不锈钢薄板、手机外 壳、香烟纸
整理课件
镀SIO保护膜
离子轰击
整理课件
10
来料检验
整理课件
11
净化除油
净化除油：使用 特殊的除油剂对 塑料制品进行除 油。
使用方法：将适 量的除油剂注入 容器内，先浸泡 1-3min，然后使 用干净除尘布对 塑料制品擦拭， 擦拭时间是产品 大小而定
☆☆☆涂装真空镀膜基础知识培训
整理课件
1
培训的五个阶段
真空镀膜的应用范围及应用现状 真空镀膜机原理 真空镀膜机设备图示 车灯镀膜基础流程 真空行业专业术语解释
整理课件
2
真空镀膜应用之范围：
光学
• 反射镜、增透膜、濾光片 • 天文望远镜、建筑玻璃、相机、灯具
电子电路 显示器 元件
整理课件
5
真空镀膜的原理
真空镀膜主要指一类需要在较高真空度下进行的镀膜的产 品，将被镀薄膜基材装在真空蒸镀机中，用真空泵抽真空， 使镀膜中的真空度达 到 1.3×10－2～1.3×10-3Pa,加 热坩锅使高纯度的铝丝（纯度99.99%）在 1200℃～ 1400℃的温度下溶化并蒸发成气态铝。气态铝微粒在移 动的薄膜基材表面沉积、经冷却还原即形成一层连续而光 亮的金属铝层。具体包括很多种类，包括真空离子蒸发， 磁控溅射，MBE分子束外延，PLD激光溅射沉积等很多种。 主要思路是分成蒸发和溅射两种。 需要镀膜的被成为基片 或基材，镀的材料（金属材料可以是金、银、铜、锌、铬、铝等，其
• 导电膜、绝缘膜、保护膜 • 逻辑元件、运算器、磁片、CCD • 透明导电膜、摄像管导电膜 • LCD、录像磁头 • 蒸发镍、铝、金属陶瓷 • 电阻、电容、影印机硒鼓
纺织品
• 装饰膜 • 金属花纹、金丝银丝线
模具 消费用品
• 刀具超硬膜
• 级面板、扶手、栏杆、不锈钢薄板、手机外 壳、香烟纸
整理课件
镀SIO保护膜
离子轰击
整理课件
10
来料检验
整理课件
11
净化除油
净化除油：使用 特殊的除油剂对 塑料制品进行除 油。
使用方法：将适 量的除油剂注入 容器内，先浸泡 1-3min，然后使 用干净除尘布对 塑料制品擦拭， 擦拭时间是产品 大小而定
真空蒸发(蒸发镀膜)PPT幻灯片课件
在100℃时，水的饱和蒸气压增大到101324.72Pa
8
第一节 真空蒸发原理
蒸发温度
规定物质在饱和蒸气压为10-2Torr时的温度 饱和蒸气压与温度的关系曲线对于薄膜制作技术有重要 意义，它可以帮助我们合理选择蒸发材料和确定蒸发条件。9
第一节 真空蒸发原理
3. 蒸发速率
根据气体分子运动论，在气体压力为P时，单位时间 内碰撞单位面积器壁上的分子数量，即碰撞分子流量（通
30
第二节 蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
★ 点蒸发源
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（点源）。
dm m d 4
m
4Байду номын сангаас
cos
r2
dS2
dm t dS2
dS1 dS2 cos
dS1 r 2 d
d
dS2 cos
r2
18
电子束加热原理
• 可聚焦的电子束，能局部加温元素源，因不加热其它部 分而避免污染 • 高能量电子束能使高熔点元素达到足够高温以产生适量 的蒸气压
电子的动能和电功率：
m 9.11028 g
1 m2 e U
2 e 1.61019C
5.93105 U (m/s)
Q 0.24Wt
19
电子束蒸发源的优点：
• 电子束的束流密度高，能获得远比电阻加热源更大的能 量密度。
• 被蒸发材料置于水冷坩埚内，避免了容器材料的蒸发， 以及容器材料与蒸发材料的反应，提高了薄膜的纯度。
• 热量直接加到蒸镀材料表面，热效率高，热传导和热辐 射损失小。
电子束蒸发源的缺点：
第四章真空蒸发镀膜法 ppt课件
v
8 RT m
Re A dN dt e
PVPh
2mRT
dN：蒸发粒子数
A：蒸发表面积
Ph：蒸发物分子对蒸发表面造成的静压强
2020/12/12 e：蒸发系数（0~1）
13
蒸发速率公式
P h ~ 0 , 0 e 1 ,可 设 e 1 则
Re
Pv 2.641024Pv(Pa)
2mRT
MT
分 子 /(厘 米2秒 )
❖ 真空室内存在着两种粒子，一种是蒸发物质 的原子或分子，另一种是残余气体分子。
❖ 真空蒸发实际上都是在具有一定压强的残余 气体中进行的。显然，这些残余气体分子会 对薄膜的形成过程乃至薄膜的性质产生影响。
2020/12/12
15
二．蒸发物质的碰撞几率和纯度
❖ 粒子在两次碰撞之间所飞行的平均距离称为蒸发分子的平 均自由程。
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/12/12
5
三．真空蒸发的物理过程： 1.采用各种形式的热能转换方式，使镀膜材料粒子蒸
发或升华，成为具有一定能量的气态粒子(原子， 分子，原子团，0.1 0.3 eV)； 2.气态粒子通过基本上无碰撞的直线运动方式传输到 基体； 3.粒子沉积在基体表面上并凝聚成薄膜； 4.组成薄膜的原子重新排列或化学键合发生变化。
2020/12/12
8
第二节 蒸发热力学
一. 饱和蒸汽压P与温度的关系 Clapeyron-Clausius方程：
dP H dT TV
ΔH：单位摩尔物质的热焓变化 ΔV：单位摩尔物质体积的变化
真空镀膜(ncvm)工艺培训教材ppt-课件
真空镀膜(NCVM)项目 工程师培训教材
编写人：张玉立 核准人：张经理
日期:08年03月20日
前 言：
• 1>.真空镀膜行业兴起背景：随着欧盟RoHS 指令的实施及各国针对环保问题纷纷立法。 传统高污染之电镀行业已不符合环保要求， 必将被新兴环保工艺取代。而真空镀膜没有 废水、废气等污染，在环保上拥有绝对优势， 必将兴起并普及。
• 因镀膜层太薄，故对底涂UV材料外观要求近乎苛刻，这就要求涂装室 洁净度极高。同时产品外观面积越大，不良率就可能就越高（目前奥科生 产车间洁净度为10000级，喷涂室、烤 箱、镀膜车间洁净度3000级）。
•
镀膜厚度目前主要通过光透过率及反射率来控制，镀层越厚，透光
率越差，反射率越高。
8
二．真空镀膜的工艺特性:
2
• 一．真空镀膜技术及设备两百年发展史(1805-2007)
•1>. 制膜(或镀膜)方法可以分为气相生成法、氧化法、离 子注入法、扩散法、电镀法、涂布法、液相生成法等。气 相生成法又可分为物理气相沉积法（physical Vapor Deposition简称PVD法）化学气相沉积法和放电聚合法等。
7
• 二．真空镀膜的工艺特性:
• 2. 纳米级厚度、膜厚均匀。真空镀膜膜层厚度仅数SHI十至数百纳米
(一般≤0.2um)，膜层各部位厚度极为均匀。
• 例：镀铝层厚度达0.9nm时就可导电，达到30nm时性能就和固态铝材 相同，银镀层小于5nm时不能导电。各塑胶产品本身具有约0.5um的粗糙度， 结合第1条因素故塑胶表面均在镀膜前喷涂UV进行封闭流平，以达到理想 的镜面效果。
望远镜镜面镀铝成功。 • 1947年 美国国家光学实验室（DCLI）建立，用光透过率来控制薄膜的厚度。 • 1950年 溅射理论开始建立,半导体工业开始起步,各种微电子工业开始起步,塑料装饰膜开
编写人：张玉立 核准人：张经理
日期:08年03月20日
前 言：
• 1>.真空镀膜行业兴起背景：随着欧盟RoHS 指令的实施及各国针对环保问题纷纷立法。 传统高污染之电镀行业已不符合环保要求， 必将被新兴环保工艺取代。而真空镀膜没有 废水、废气等污染，在环保上拥有绝对优势， 必将兴起并普及。
• 因镀膜层太薄，故对底涂UV材料外观要求近乎苛刻，这就要求涂装室 洁净度极高。同时产品外观面积越大，不良率就可能就越高（目前奥科生 产车间洁净度为10000级，喷涂室、烤 箱、镀膜车间洁净度3000级）。
•
镀膜厚度目前主要通过光透过率及反射率来控制，镀层越厚，透光
率越差，反射率越高。
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二．真空镀膜的工艺特性:
2
• 一．真空镀膜技术及设备两百年发展史(1805-2007)
•1>. 制膜(或镀膜)方法可以分为气相生成法、氧化法、离 子注入法、扩散法、电镀法、涂布法、液相生成法等。气 相生成法又可分为物理气相沉积法（physical Vapor Deposition简称PVD法）化学气相沉积法和放电聚合法等。
7
• 二．真空镀膜的工艺特性:
• 2. 纳米级厚度、膜厚均匀。真空镀膜膜层厚度仅数SHI十至数百纳米
(一般≤0.2um)，膜层各部位厚度极为均匀。
• 例：镀铝层厚度达0.9nm时就可导电，达到30nm时性能就和固态铝材 相同，银镀层小于5nm时不能导电。各塑胶产品本身具有约0.5um的粗糙度， 结合第1条因素故塑胶表面均在镀膜前喷涂UV进行封闭流平，以达到理想 的镜面效果。
望远镜镜面镀铝成功。 • 1947年 美国国家光学实验室（DCLI）建立，用光透过率来控制薄膜的厚度。 • 1950年 溅射理论开始建立,半导体工业开始起步,各种微电子工业开始起步,塑料装饰膜开
真空镀膜(ncvm)工艺培训教材PPT课件
颜色不纯
由于反应不完全或杂质污染，膜层可能呈 现出不纯或斑驳的颜色。
分析方法
X射线衍射(XRD)
能谱分析(EDS)
分析膜层的晶体结构和相组成。
附着力测试
对膜层进行元素分析，了解各元 素的分布和比例。
通过划痕、拉拔等试验测定膜层 与基材之间的附着力。
显微观察
通过金相显微镜观察膜层的微观 结构，了解其均匀性、孔隙和缺 陷。
05
真空镀膜(NCVM)问题与 解决方案
常见问题
表面粗糙度大
镀膜后的表面粗糙，影响外观和使用性能 。
膜层不均匀
镀膜过程中，由于气体流动、温度分布不 均或反应物供应问题，可能导致膜层在表 面分布不均。
附着力差
镀膜层与基材之间可能存在弱附着力，导 致镀膜容易剥落。
孔隙率过高
膜层中存在过多的孔隙，影响其防护和装 饰效果。
04
真空镀膜(NCVM)技术参 数与优化
工艺参数
真空度
真空镀膜过程中，需要控制真空室的 真空度，以确保膜层的均匀性和附着 力。
温度
镀膜过程中，基材的温度对膜层的附 着力和性能有影响，需根据不同材料 和镀膜要求进行温度控制。
镀膜时间
镀膜时间的长短直接影响膜层的厚度 和均匀性，需根据工艺要求进行精确 控制。
防护眼镜
保护操作人员的眼睛免受镀膜过程中产生的 有害物质和紫外线的伤害。
夹具
用于固定基材，确保其在镀膜过程中位置稳 定。
手套
保护操作人员的手部免受镀膜过程中产生的 有害物质和高温的伤害。
03
真空镀膜(NCVM)工艺流 程
前处理
表面清洗
使用有机溶剂和超声波清洗技术去除 工件表面的污垢、油脂和杂质，以确 保镀膜层的附着力。
第6章 真空蒸镀PPT课件
缺点： 费用高
最新课件
24
蒸发源的蒸发特性
镀料熔化后，若有沿蒸发源上扩展的倾向时，两者是浸润的。 反之，若在蒸发源上有凝聚而接近于形成球形的倾向时，是 不浸润的。
浸润－面蒸发源 不浸润－点蒸发源
最新课件
25
蒸发源的蒸发特性
点蒸发源与面蒸发源
最新课件
26
蒸发源的蒸发特性
点蒸发源与面蒸发源
最新课件
19
蒸发源
➢电子束蒸发源：结构型式
• e 型枪优点：
1）电子束偏转270度，避免了正离子对膜的影响。 2）吸收极使二次电子对基板的轰击减少。 3）结构上采用了内藏式阴极，既防止极间放电，又避免
了灯丝污染。 4）可通过调节磁场改变电子束的轰击位置。
• e 型枪缺点：设备成本高
最新课件
20
蒸发源
➢高频感应蒸发源
• 其突出的优点是能生长极薄的单晶膜层，且能够精确控制 膜厚、组分和掺杂。
• 适于制作微波、光电和多层结构器件。
最新课件
35
化合物膜的蒸镀
➢分子束外延 分子束外延设备
最新课件
36
化合物膜的蒸镀
➢分子束外延
最新课件
37
化合物膜的蒸镀
➢分子束外延
特点： • MBE可以严格控制薄膜生长过程和生长速率。 • MBE是一个超高真空的物理淀积过程，利用快门可对生长和中
最新课件
38
习题
1. 简述真空蒸镀制备薄膜的过程。 2. 点电阻蒸发源的材料要求有哪些？常用的电
阻蒸发源材料有哪几种？ 3. 何为分子束外延？请简述分子束外延的特点。
最新课件
39
➢反应蒸发法
许多化合物在高温蒸发过程中 会产生分解，例如直接蒸发 A12O3、TiO2等都会产生失氧， 为此宜采用反应蒸发。
最新课件
24
蒸发源的蒸发特性
镀料熔化后，若有沿蒸发源上扩展的倾向时，两者是浸润的。 反之，若在蒸发源上有凝聚而接近于形成球形的倾向时，是 不浸润的。
浸润－面蒸发源 不浸润－点蒸发源
最新课件
25
蒸发源的蒸发特性
点蒸发源与面蒸发源
最新课件
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蒸发源的蒸发特性
点蒸发源与面蒸发源
最新课件
19
蒸发源
➢电子束蒸发源：结构型式
• e 型枪优点：
1）电子束偏转270度，避免了正离子对膜的影响。 2）吸收极使二次电子对基板的轰击减少。 3）结构上采用了内藏式阴极，既防止极间放电，又避免
了灯丝污染。 4）可通过调节磁场改变电子束的轰击位置。
• e 型枪缺点：设备成本高
最新课件
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蒸发源
➢高频感应蒸发源
• 其突出的优点是能生长极薄的单晶膜层，且能够精确控制 膜厚、组分和掺杂。
• 适于制作微波、光电和多层结构器件。
最新课件
35
化合物膜的蒸镀
➢分子束外延 分子束外延设备
最新课件
36
化合物膜的蒸镀
➢分子束外延
最新课件
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化合物膜的蒸镀
➢分子束外延
特点： • MBE可以严格控制薄膜生长过程和生长速率。 • MBE是一个超高真空的物理淀积过程，利用快门可对生长和中
最新课件
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习题
1. 简述真空蒸镀制备薄膜的过程。 2. 点电阻蒸发源的材料要求有哪些？常用的电
阻蒸发源材料有哪几种？ 3. 何为分子束外延？请简述分子束外延的特点。
最新课件
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➢反应蒸发法
许多化合物在高温蒸发过程中 会产生分解，例如直接蒸发 A12O3、TiO2等都会产生失氧， 为此宜采用反应蒸发。
《真空蒸发镀膜》课件
其他领域
如生物医学、能源 等。
02
真空蒸发镀膜设备
蒸发源
蒸发源是真空蒸发镀膜设 备中的核心部件，其作用 是将待镀膜材料加热至熔 融状态，并产生蒸气。
蒸发源的种类包括电阻加 热型、电子束加热型和激 光加热型等。
蒸发源的材料通常选用高 熔点、高纯度的材料，以 确保稳定的蒸发和良好的 薄膜质量。
真空室
冷却系统通常包括水冷、风冷 等类型，根据不同部件的需求 进行选择。
冷却系统的设计需要充分考虑 设备的整体布局和散热需求， 以确保良好的冷却效果。
控制系统
控制系统是真空蒸发镀膜设备的 指挥中心，其作用是控制设备的
运行和工艺参数的调节。
控制系统通常包括电源控制、温 度控制、压力控制、蒸发速率控
制等部分。
真空室是真空蒸发镀膜设备的主体部分，其作 用是提供高真空环境，使待镀膜材料能够顺利 蒸发并凝结在基材表面形成薄膜。
真空室的构造通常包括壁面、观察窗、进出口 、密封圈等部分。
真空室的材料一般选用不锈钢、铜等耐腐蚀、 耐高温的材料。
冷却系统
冷却系统的目的是为了防止高 温对设备其他部件造成损害， 同时也可以提高设备的稳定性 和使用寿命。
05
真空蒸发镀膜优缺点
优点
高沉积速率
真空蒸发镀膜具有较高的沉积速率，可以 在短时间内完成大面积的镀膜。
低成本
由于其工艺简单，设备成本和维护成本相 对较低，适合大规模生产。
适用于多种材料
真空蒸发镀膜可以应用于多种材料，如金 属、陶瓷等，具有较广的适用范围。
高附着力
镀层与基材之间具有较强的附着力，不易 脱落。
缺点
薄膜质量受限制
由于蒸发源的温度和蒸发物质的性质，某 些高质量薄膜可能难以制备。
《真空镀膜技术》课件
镀膜时间
镀膜时间过长或过短都会影响薄膜的 质量和性能，需要根据工艺要求进行 选择。
04
真空镀膜技术的研究进展
高性能薄膜材料的制备与应用
高性能薄膜材料的制备
随着科技的发展，真空镀膜技术已经能够制备出具有优异性能的薄膜材料，如金刚石薄膜、类金刚石 薄膜、氮化钛薄膜等。这些高性能薄膜材料在刀具、模具、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
详细描述
金属薄膜主要用于制造各种电子器件，如集 成电路、微电子器件、传感器等。通过在电 子器件表面镀制金属薄膜，可以起到导电、 导热、抗氧化等作用，提高电子器件的性能 和稳定性。此外，金属薄膜还可以用于制造
磁性材料，如磁记录介质、磁流体等。
功能薄膜的制备与应用
要点一
总结词
功能薄膜在真空镀膜技术中具有广泛的应用前景，可用于 制造各种新型材料和器件。
VS
面临的挑战
尽管真空镀膜技术具有广泛的应用前景和 巨大的发展潜力，但仍面临许多挑战和难 点。例如，如何提高薄膜的附着力和稳定 性、如何降低生产成本和提高生产效率等 。
05
真空镀膜技术的应用实例
光学薄膜的制备与应用
总结词
光学薄膜在真空镀膜技术中具有广泛应用， 主要用于提高光学器件的性能和降低光损失 。
光学领域
用于制造光学元件，如反射镜 、光学窗口等，提高其光学性 能和抗磨损能力。
建筑领域
用于建筑玻璃、陶瓷等材料的 表面装饰和防护，提高其美观 度和耐久性。
02
真空镀膜技术的基本原理
真空环境的形成与维持
真空环境的形成
通过机械泵、分子泵、离子泵等抽气 设备，将容器内的气体逐渐抽出，形 成真空状态。
关闭加热系统和真空泵， 完成镀膜过程。
镀膜时间过长或过短都会影响薄膜的 质量和性能，需要根据工艺要求进行 选择。
04
真空镀膜技术的研究进展
高性能薄膜材料的制备与应用
高性能薄膜材料的制备
随着科技的发展，真空镀膜技术已经能够制备出具有优异性能的薄膜材料，如金刚石薄膜、类金刚石 薄膜、氮化钛薄膜等。这些高性能薄膜材料在刀具、模具、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
详细描述
金属薄膜主要用于制造各种电子器件，如集 成电路、微电子器件、传感器等。通过在电 子器件表面镀制金属薄膜，可以起到导电、 导热、抗氧化等作用，提高电子器件的性能 和稳定性。此外，金属薄膜还可以用于制造
磁性材料，如磁记录介质、磁流体等。
功能薄膜的制备与应用
要点一
总结词
功能薄膜在真空镀膜技术中具有广泛的应用前景，可用于 制造各种新型材料和器件。
VS
面临的挑战
尽管真空镀膜技术具有广泛的应用前景和 巨大的发展潜力，但仍面临许多挑战和难 点。例如，如何提高薄膜的附着力和稳定 性、如何降低生产成本和提高生产效率等 。
05
真空镀膜技术的应用实例
光学薄膜的制备与应用
总结词
光学薄膜在真空镀膜技术中具有广泛应用， 主要用于提高光学器件的性能和降低光损失 。
光学领域
用于制造光学元件，如反射镜 、光学窗口等，提高其光学性 能和抗磨损能力。
建筑领域
用于建筑玻璃、陶瓷等材料的 表面装饰和防护，提高其美观 度和耐久性。
02
真空镀膜技术的基本原理
真空环境的形成与维持
真空环境的形成
通过机械泵、分子泵、离子泵等抽气 设备，将容器内的气体逐渐抽出，形 成真空状态。
关闭加热系统和真空泵， 完成镀膜过程。
真空镀膜技术PPT课件
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薄膜厚度的测量
石英晶体振荡器法 广泛应用于薄膜淀积过程中厚度的实时测量，主要应
用于淀积速度，厚度的监测，还可以反过来（与电子技术 结合）控制物质蒸发或溅射的速率，从而实现对于淀积过 程的自动控制。
2021
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四、薄膜材料
a) 增透膜
b) 反光膜
c) 分光膜
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d) 滤光膜
轰击膜料表面使动能变为热能，对其加温，使其熔化或升华。
电子枪对薄膜性能的影响 1、对膜层的影响： （1）蒸气分子的动能较大，膜层较热蒸发的更致密牢固； （2）二次电子的影响：使膜层结构粗糙，散射增加； 2、对光谱性能的影响
电子枪对光谱的影响主要是焦斑的形状、位臵、大小在成膜的影响。 特别是高精度的膜系，和大规模生产的成品率要求电子枪的焦斑要稳定。
e) 偏振膜
f) 保护膜
g) 电热膜
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镀膜工艺
主要工艺因素 （1）基板处理：包括抛光、清洁、离子轰击 （2）制备参数：包括基板温度、蒸发速率、真空度 （3）蒸汽入射角； （4）老化处理。
薄膜主要性质： （1）光学性质：包括折射率、各项异性、吸收、散射、光学 稳定性等 （2）机械性质：包括硬度、附着力、应力 （3）抗激光损伤。
2021
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平均自由程
气体分子之间相邻两次碰撞的距离，其统计平均值为平均自 由程。 l=1/(√2πς2n)=kT /(√2πς2P）
PVD所需真空度的基本确定原则是“气体分子的平均自由程大 于蒸发源到被镀件之间的距离”。
d=25cm,P<=2.7×E-3Pa d=50cm,P<=1.3×E-3Pa d=90cm,P<=7.4×E-4Pa 可见对于大的真空室，真空度的要求更高。
第2章真空蒸发镀膜法
余弦散射律 碰撞于固体表面的分子，它们飞离表面的方向与原 入射方向无关，并按与表面法线方向所成角度θ的余 弦进行分布。则一个分子在离开其表面时，处于立体 角dω（与表面法线成θ角）中的几率为 dp = dωcosθ/π （1-23） 式中1/π是由于归一化条件，即位于2π立体角中的几 率为1而出现的。
t = m /4πρ·cosθ/ r2
经整理后得
（2-25）
t = mh / 4πρr3 = mh/4πρ（h2+x2）3/2
(2-26)
当dS2在点源的正上方，即θ=0时，cosθ=1， 用t0 表示原点处的膜厚，即有
t0 = m/4πρh2
（ 2-27）
显然，t0是在基板平面内所能得到的最大厚度。则 在基板架平面内膜厚分布状况可用下式表示
前已有 dS1 = dS2·cosθ(β) 则有
，dS1 = r2·dω
（2-22）
dω= dS2·cosθ(β) / r2 dm = m cosθcosβdS2/πr2 （2-30） 将dm =ρ·t·dS2 代入上式后，则可得到小型蒸发源时，基板上 t = m /(πρ)·cosθcosβ/ r2 =mh2/πρ(h2+x2)2
ln Pv = C- Hv / RT lgPv = A - B/ T
（2-4） （2-5）
式中C为积分常数。式（2-4）常采用对数表示为
式中，A、B为常数，A=C/2.3，B=Hv/2.3R，A、B值 可由实验确定。而且在实际上Pv与 T 之间的关系多由 实验确定。且有Hv=19.12B(J/mol)关系存在。
蒸发源的发射特性是比较复杂的问题，为了得到较均 匀的膜厚还必须注意源和基板的配置，或使基板公转加 自转等。
4
t = m /4πρ·cosθ/ r2
经整理后得
（2-25）
t = mh / 4πρr3 = mh/4πρ（h2+x2）3/2
(2-26)
当dS2在点源的正上方，即θ=0时，cosθ=1， 用t0 表示原点处的膜厚，即有
t0 = m/4πρh2
（ 2-27）
显然，t0是在基板平面内所能得到的最大厚度。则 在基板架平面内膜厚分布状况可用下式表示
前已有 dS1 = dS2·cosθ(β) 则有
，dS1 = r2·dω
（2-22）
dω= dS2·cosθ(β) / r2 dm = m cosθcosβdS2/πr2 （2-30） 将dm =ρ·t·dS2 代入上式后，则可得到小型蒸发源时，基板上 t = m /(πρ)·cosθcosβ/ r2 =mh2/πρ(h2+x2)2
ln Pv = C- Hv / RT lgPv = A - B/ T
（2-4） （2-5）
式中C为积分常数。式（2-4）常采用对数表示为
式中，A、B为常数，A=C/2.3，B=Hv/2.3R，A、B值 可由实验确定。而且在实际上Pv与 T 之间的关系多由 实验确定。且有Hv=19.12B(J/mol)关系存在。
蒸发源的发射特性是比较复杂的问题，为了得到较均 匀的膜厚还必须注意源和基板的配置，或使基板公转加 自转等。
4
镀膜工艺培训课件(ppt 41张)
66有价值的人不是看你能摆平多少人而是看你能帮助多少人
真空鍍膜工藝介紹
李振強2015.02.04
電
鍍
電鍍(Electroplating) 電鍍(electroplating)被定義為一種電沈積過程 (electrodepos- ition process)， 是利用電極 (electrode)通過電流，使金屬附著於 物體表面 上， 其目的是在改變物體表面之特性 或尺 寸
真空鍍膜 真空镀膜：
真空镀膜是指在真空环境下，将某种金属 真空蒸镀 （或者金属化合物）以气相的形式沉积到材 真空镀膜 真空溅镀 料表面（通常是非金属材料），属于物理气 离子镀 相工艺。
真空鍍膜 真空蒸发镀膜法（简称真空蒸镀）
真空蒸镀是将待成膜的物质置于真空中进行蒸
发或升华，使之在工件或基材表面析出的过程 真空蒸镀中的金属镀层通常为铝膜，但其他金 属如铬也可通过蒸发沉淀；厚度在30um左右
半光澤鎳 全光澤鎳 沙丁鎳(霧鎳)
7
•高流鎳 •微孔鎳 •鎳合金(古銅)
2015.01.13 v1r0
真空鍍膜
前言
真空镀膜作为一种新兴的镀膜技术，其产品表面有超强的金属质
感被越来越多的应用在化妆品、手机等电子产品的外壳、汽车标 志、汽车车灯等的表面处理，其膜面不仅亮度高，质感细腻逼真 ，可做出多种靓丽色彩，同时它还有制作成本较低，有利于环境 保护，较少受到基材材质限制的优点。
22
2015.01.13 v1r0
23
2015.01.13 v1r0
真空镀膜的优缺点 優點
表面有较好的金属质感且细腻 颜色较水电镀可解决七彩色的问题如魔幻蓝、
闪银灯；水电镀颜色较单调，一般只有亮银、 亚银等少数几种 基材材质选用范围广，如PC、ABS、PMMA，（水 镀只能选择ABS、ABS+PC） 通过镀铟锡可做成半透的效果，灯光可以从产 品中发出来 不污染环境。
真空鍍膜工藝介紹
李振強2015.02.04
電
鍍
電鍍(Electroplating) 電鍍(electroplating)被定義為一種電沈積過程 (electrodepos- ition process)， 是利用電極 (electrode)通過電流，使金屬附著於 物體表面 上， 其目的是在改變物體表面之特性 或尺 寸
真空鍍膜 真空镀膜：
真空镀膜是指在真空环境下，将某种金属 真空蒸镀 （或者金属化合物）以气相的形式沉积到材 真空镀膜 真空溅镀 料表面（通常是非金属材料），属于物理气 离子镀 相工艺。
真空鍍膜 真空蒸发镀膜法（简称真空蒸镀）
真空蒸镀是将待成膜的物质置于真空中进行蒸
发或升华，使之在工件或基材表面析出的过程 真空蒸镀中的金属镀层通常为铝膜，但其他金 属如铬也可通过蒸发沉淀；厚度在30um左右
半光澤鎳 全光澤鎳 沙丁鎳(霧鎳)
7
•高流鎳 •微孔鎳 •鎳合金(古銅)
2015.01.13 v1r0
真空鍍膜
前言
真空镀膜作为一种新兴的镀膜技术，其产品表面有超强的金属质
感被越来越多的应用在化妆品、手机等电子产品的外壳、汽车标 志、汽车车灯等的表面处理，其膜面不仅亮度高，质感细腻逼真 ，可做出多种靓丽色彩，同时它还有制作成本较低，有利于环境 保护，较少受到基材材质限制的优点。
22
2015.01.13 v1r0
23
2015.01.13 v1r0
真空镀膜的优缺点 優點
表面有较好的金属质感且细腻 颜色较水电镀可解决七彩色的问题如魔幻蓝、
闪银灯；水电镀颜色较单调，一般只有亮银、 亚银等少数几种 基材材质选用范围广，如PC、ABS、PMMA，（水 镀只能选择ABS、ABS+PC） 通过镀铟锡可做成半透的效果，灯光可以从产 品中发出来 不污染环境。
《真空蒸发镀膜法》课件
供气系统
包括气体源、气体流量计、阀门等， 用于提供反应气体和控制气体流量。
蒸发源材料
金属蒸发源
如金、银、铜等，用于制备金属薄膜。
半导体蒸发源
如硅、锗等，用于制备半导体薄膜。
氧化物蒸发源
如氧化锌、氧化钛等，用于制备陶瓷薄膜。
其他蒸发源
如塑料、染料等，用于制备特殊用途的薄膜 。
基片材料
玻璃基片
常用于制备光学薄膜和建筑薄膜。
结果分析
数据对比分析
将实验数据与理论值进行对比，分析误差产生的原因。
实验误差分析
对实验过程中可能产生的误差进行了分析，如温度波动、气体不纯 等。
数据分析方法
采用了合适的统计分析方法，如平均值、方差等，对实验数据进行 了处理。
结果讨论与优化建议
结果讨论
对实验结果进行了深入讨论，分 析了影响镀膜质量的因素，如蒸 发源材料、基片温度等。
原理
在真空环境中，通过加热蒸发源，使 膜料气化，然后通过控制蒸发速率和 基材温度，使气态的膜料在基材表面 凝结形成致密的薄膜。
发展历程
01
02
03
04
19世纪末期
真空蒸发镀膜技术的概念开始 出现。
20世纪初期
实验性的真空蒸发镀膜设备被 研制出来。
1930年代
工业规模的真空蒸发镀膜技术 开始应用于生产。
《真空蒸发镀膜法》ppt课件
目录
CONTENTS
• 真空蒸发镀膜法简介 • 真空蒸发镀膜法设备与材料 • 真空蒸发镀膜法工艺流程 • 真空蒸发镀膜法实验操作 • 真空蒸发镀膜法实验结果与讨论 • 结论与展望
01 真空蒸发镀膜法简介
CHAPTER
定义与原理
相关主题
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成的薄膜在基板的附着力较小；工艺重复性不够好等。
第二节 蒸发热力学
一. 饱和蒸汽压P与温度的关系 Clapeyron-Clausius方程：
dP H dT TV
ΔH：单位摩尔物质的热焓变化 ΔV：单位摩尔物质体积的变化
理想气体的物态方程：
P RT Va
则有
dP dT
PH RT2
真空室内存在着两种粒子，一种是蒸发物质 的原子或分子，另一种是残余气体分子。
真空蒸发实际上都是在具有一定压强的残余 气体中进行的。显然，这些残余气体分子会 对薄膜的形成过程乃至薄膜的性质产生影响。
二．蒸发物质的碰撞几率和纯度
粒子在两次碰撞之间所飞行的平均距离称为蒸发分子的平 均自由程。
（3）蒸发原子或分子在基片表面上的沉积过程，即蒸气凝聚、 成核、核生长、形成连续薄膜。由于基板温度远低于蒸发源 温度，因此沉积物分子在基板表面将发生直接从气相到固相 的相转变过程。
五.真空热蒸发镀膜法的特点
特点： 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，用掩模可以获得清晰图形； 薄膜的生长机理比较简单； 这种方法的主要缺点是：不容易获得结晶结构的薄膜；所形
每秒钟蒸发淀积在1cm2基片表面的粒子对应的膜厚增加，成
为淀积速率Rd。
为 薄 膜 分 子 的 密 度
R沉积
NARd Ma
M a 为 薄 膜 分 子 的 摩 尔 质 量
R碰 撞
Pg
2mkT
Pg
2Mg
RT
NAPg
2MgRT
NA NA
则C i R R 碰 沉 撞 积 =5.83102
四. 三个基本过程：
（1）加热蒸发过程，包括由凝聚相转变为气相（固相或液相 →气相）的相变过程。每种蒸发物质在不同温度时有不同的 饱和蒸气压，蒸发化合物时，其组合之间发生反应，其中有 些组成以气态或蒸气进入蒸发空间。
（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。飞行过程中与真空室内残余气 体分子发生碰撞的次数，取决于蒸发原子的平均自由程以及 从蒸发源到基片之间的距离，常称源-基距。
P
设N0个气体分子飞行d距离，被碰撞的气体 分子数N
NN01exp(d)
被碰撞的粒子百分数
f N 1exp(d)
N0
0.667(cm)
P
为保证薄膜的沉积质量，要求f≤0.1，若源-基片距离 25cm, 则P≤3X10-3Pa
关系曲线
薄膜的纯度 Ci
Ci 定义：在1cm2表面上每秒钟剩余气体分子碰撞的数目与蒸 发淀积粒子数目之比。
式中，P是残余气体压强，d是分子直径，n为残余气体分 子密度。例如，在一个大气压下，蒸发分子的平均自由程 约为50cm，这与普通真空镀膜室的尺寸不相上下。因此， 可以说在高真空条件下大部分的蒸发分子几乎不发生碰撞 而直接到达基板表面。
21nd2
KT
2Pd 2
在室温下，空气
0.667(cm)
3.511022Pv(Torr)分 子/(厘 米2秒 ) MT
RmmRePV
2m RT4.37104PV(Pa)
M克 /(厘 米 2秒 ) T
5.84102PV(Torr)
M克 /(厘 米 2秒 ) T
朗谬尔(Langmuir)蒸发公式
第三节 蒸发动力学
一．蒸发物质的平均自由程与碰撞几率
二. 真空蒸发镀膜原理
图2.1为真空蒸发镀膜原理示意图。 主要部分有： 真空室，为蒸发过程提供必要的真空环境； 蒸发源或蒸发加热器，放置蒸发材料并对其
进行加热； 基板（基片），用于接收蒸发物质并在其表
面形成固态蒸发薄膜； 基板加热器及测温器等。
三．真空蒸发的物理过程： 1.采用各种形式的热能转换方式，使镀膜材料粒子蒸
说明:
1) 平衡蒸汽压为1 Pa时的温度即蒸发所需的 温度;
2) 温度变化10%，平衡蒸汽压变化大约一个 数量级，对温度很敏感；
3) 蒸发温度高于熔点，液体 ~ 蒸汽 蒸发温度低于熔点，固体 ~ 蒸汽，升华
二. 蒸发速率
Z1nv n：分子密度；
Ph
4
PV
v：气体分子的算术平均速率
v
8 RT m
发或升华，成为具有一定能量的气态粒子(原子， 分子，原子团，0.1 0.3 eV)； 2.气态粒子通过基本上无碰撞的直线运动方式传输到 基体； 3.粒子沉积在基体表面上并凝聚成薄膜； 4.组成薄膜的原子重新排列或化学键合发生变化。
影响真空镀膜质量和厚度的因素主要有蒸发源的温 度、蒸发源的形状、基片的位置、真空度等。
ΔH≈物质在某温度的汽化热ΔHe或蒸发热
lnPHe I RT
I：积分常l数 n P A B T
只在一定温度范围内成立，实际上I与温度相关
A l:ln P 1 5 9 9 3 1 4 .5 3 3 0 .9 9 9 lg T 3 .5 2 1 0 6 T T
ln P A B T
一. 点蒸发源
已知Rm(单位时间单位面积点蒸发源蒸发的分子的质量)
则时间t1内，蒸发总质量：
t1
Me RmdAdtRmt14r2 0 Ae
在dAs 基片上的蒸发物质的质量d M s ，由于dAs在球表面
的投影面积为dAc, dAc=dAscosθ, 所以有比例关系
P gM a Rd M gT
避免环境中的残存气体对薄膜的污染: (1)使用高真空技术，提高沉积系统的真空度; (2)提高薄膜生长速率; (3)预蒸发活性金属薄膜。
第四节 蒸发源的发射特性------厚度分布
蒸发过程的假设： 1) 忽略蒸发原子与剩余气体和蒸发原子之间 的碰撞。 2) 蒸发源的发射特性不随时间而变化。 3) 入射到基片上的原子全部凝结成薄膜。
Re A dN dt e
PVPh
2mRT
dN：蒸发粒子数 A：蒸发表面积 Ph：蒸发物分子对蒸发表面造成的静压强 e：蒸发系数（0~1）
蒸发速率公式
P h ~ 0 , 0 e 1 ,可 设 e 1 则
Re
Pv 2.641024Pv(Pa)
2mRT
MT
分 子 /(厘 米2秒 )
第二节 蒸发热力学
一. 饱和蒸汽压P与温度的关系 Clapeyron-Clausius方程：
dP H dT TV
ΔH：单位摩尔物质的热焓变化 ΔV：单位摩尔物质体积的变化
理想气体的物态方程：
P RT Va
则有
dP dT
PH RT2
真空室内存在着两种粒子，一种是蒸发物质 的原子或分子，另一种是残余气体分子。
真空蒸发实际上都是在具有一定压强的残余 气体中进行的。显然，这些残余气体分子会 对薄膜的形成过程乃至薄膜的性质产生影响。
二．蒸发物质的碰撞几率和纯度
粒子在两次碰撞之间所飞行的平均距离称为蒸发分子的平 均自由程。
（3）蒸发原子或分子在基片表面上的沉积过程，即蒸气凝聚、 成核、核生长、形成连续薄膜。由于基板温度远低于蒸发源 温度，因此沉积物分子在基板表面将发生直接从气相到固相 的相转变过程。
五.真空热蒸发镀膜法的特点
特点： 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，用掩模可以获得清晰图形； 薄膜的生长机理比较简单； 这种方法的主要缺点是：不容易获得结晶结构的薄膜；所形
每秒钟蒸发淀积在1cm2基片表面的粒子对应的膜厚增加，成
为淀积速率Rd。
为 薄 膜 分 子 的 密 度
R沉积
NARd Ma
M a 为 薄 膜 分 子 的 摩 尔 质 量
R碰 撞
Pg
2mkT
Pg
2Mg
RT
NAPg
2MgRT
NA NA
则C i R R 碰 沉 撞 积 =5.83102
四. 三个基本过程：
（1）加热蒸发过程，包括由凝聚相转变为气相（固相或液相 →气相）的相变过程。每种蒸发物质在不同温度时有不同的 饱和蒸气压，蒸发化合物时，其组合之间发生反应，其中有 些组成以气态或蒸气进入蒸发空间。
（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。飞行过程中与真空室内残余气 体分子发生碰撞的次数，取决于蒸发原子的平均自由程以及 从蒸发源到基片之间的距离，常称源-基距。
P
设N0个气体分子飞行d距离，被碰撞的气体 分子数N
NN01exp(d)
被碰撞的粒子百分数
f N 1exp(d)
N0
0.667(cm)
P
为保证薄膜的沉积质量，要求f≤0.1，若源-基片距离 25cm, 则P≤3X10-3Pa
关系曲线
薄膜的纯度 Ci
Ci 定义：在1cm2表面上每秒钟剩余气体分子碰撞的数目与蒸 发淀积粒子数目之比。
式中，P是残余气体压强，d是分子直径，n为残余气体分 子密度。例如，在一个大气压下，蒸发分子的平均自由程 约为50cm，这与普通真空镀膜室的尺寸不相上下。因此， 可以说在高真空条件下大部分的蒸发分子几乎不发生碰撞 而直接到达基板表面。
21nd2
KT
2Pd 2
在室温下，空气
0.667(cm)
3.511022Pv(Torr)分 子/(厘 米2秒 ) MT
RmmRePV
2m RT4.37104PV(Pa)
M克 /(厘 米 2秒 ) T
5.84102PV(Torr)
M克 /(厘 米 2秒 ) T
朗谬尔(Langmuir)蒸发公式
第三节 蒸发动力学
一．蒸发物质的平均自由程与碰撞几率
二. 真空蒸发镀膜原理
图2.1为真空蒸发镀膜原理示意图。 主要部分有： 真空室，为蒸发过程提供必要的真空环境； 蒸发源或蒸发加热器，放置蒸发材料并对其
进行加热； 基板（基片），用于接收蒸发物质并在其表
面形成固态蒸发薄膜； 基板加热器及测温器等。
三．真空蒸发的物理过程： 1.采用各种形式的热能转换方式，使镀膜材料粒子蒸
说明:
1) 平衡蒸汽压为1 Pa时的温度即蒸发所需的 温度;
2) 温度变化10%，平衡蒸汽压变化大约一个 数量级，对温度很敏感；
3) 蒸发温度高于熔点，液体 ~ 蒸汽 蒸发温度低于熔点，固体 ~ 蒸汽，升华
二. 蒸发速率
Z1nv n：分子密度；
Ph
4
PV
v：气体分子的算术平均速率
v
8 RT m
发或升华，成为具有一定能量的气态粒子(原子， 分子，原子团，0.1 0.3 eV)； 2.气态粒子通过基本上无碰撞的直线运动方式传输到 基体； 3.粒子沉积在基体表面上并凝聚成薄膜； 4.组成薄膜的原子重新排列或化学键合发生变化。
影响真空镀膜质量和厚度的因素主要有蒸发源的温 度、蒸发源的形状、基片的位置、真空度等。
ΔH≈物质在某温度的汽化热ΔHe或蒸发热
lnPHe I RT
I：积分常l数 n P A B T
只在一定温度范围内成立，实际上I与温度相关
A l:ln P 1 5 9 9 3 1 4 .5 3 3 0 .9 9 9 lg T 3 .5 2 1 0 6 T T
ln P A B T
一. 点蒸发源
已知Rm(单位时间单位面积点蒸发源蒸发的分子的质量)
则时间t1内，蒸发总质量：
t1
Me RmdAdtRmt14r2 0 Ae
在dAs 基片上的蒸发物质的质量d M s ，由于dAs在球表面
的投影面积为dAc, dAc=dAscosθ, 所以有比例关系
P gM a Rd M gT
避免环境中的残存气体对薄膜的污染: (1)使用高真空技术，提高沉积系统的真空度; (2)提高薄膜生长速率; (3)预蒸发活性金属薄膜。
第四节 蒸发源的发射特性------厚度分布
蒸发过程的假设： 1) 忽略蒸发原子与剩余气体和蒸发原子之间 的碰撞。 2) 蒸发源的发射特性不随时间而变化。 3) 入射到基片上的原子全部凝结成薄膜。
Re A dN dt e
PVPh
2mRT
dN：蒸发粒子数 A：蒸发表面积 Ph：蒸发物分子对蒸发表面造成的静压强 e：蒸发系数（0~1）
蒸发速率公式
P h ~ 0 , 0 e 1 ,可 设 e 1 则
Re
Pv 2.641024Pv(Pa)
2mRT
MT
分 子 /(厘 米2秒 )