真空镀膜技术教程文件
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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。
真空镀膜机操作指导
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载真空镀膜机操作指导地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容真空镀膜实验指导真空镀膜常用的方法有蒸发镀膜、射频溅射镀膜和离子镀膜等。
本实验通过介绍蒸发镀膜原理，掌握蒸发镀膜的操作方法。
真空镀膜技术在电真空、无线电、光学、固体物理、原子能和空间技术中有广泛的应用。
真空镀膜原理：蒸发镀膜机理蒸发镀膜是真空镀膜的一种，它是在高真空条件下将物质加热到沸腾状态，沸腾出来的原子或分子溅落在固体材料表面，形成一层或多层膜的方法。
凡是在沸腾温度下不分解或不变性的物质都可以用此法蒸镀成膜。
蒸发原子的成膜过程比较复杂，这里只能粗略描述如下：溅落原子首先被固体表面吸附，当表面温度低于某一临界温度时，原子开始“核化”——部分原子凝聚成团，出现若干“岛”，然后这些“岛”逐渐吸收周围的原子而长大，众多的“岛”相互连接成一片而成一块连续的膜。
蒸发镀膜的条件主要有两个，分别介绍如下：高真空我们希望蒸发出来的原子或分子不要受空气分子的阻挡而直接溅落到固体的表面，这样，蒸发镀膜的速度高，成膜质量也好。
相反，如果真空度低，有大量的空气分子存在，一方面，蒸发出来的原子或分子与空气分子碰撞，阻碍了膜材分子的扩散，降低了蒸镀的速度，影响了膜的均匀性，另一方面，空气的导热使得膜材的温度不能很快地升高，必然要加大加热功率；更有甚者，空气的存在可能使膜材的某些成分氧化，引起成分变性；在连接着抽气机的情况下，若不能很快完成镀膜，膜料将被抽走。
因此，蒸发镀膜需要在高真空条件下进行。
当然，真空度也不需要绝对地高。
事实上，只要分子的平均自由程大于膜材到基底的距离即可。
如果膜材到基底的距离为10 --20cm，根据自由程公式（d是分子的直径，n是分子数密度）不难估计真空度在Pa以上就可以满足要求。
培训系列之真空镀膜技术基础
真空镀膜技术的材料
金属材料：如金、银、铜等，具有良好的导电性和反射性
非金属材料：如碳、氮、氧等，可以用于制造各种薄膜
陶瓷材料：如氧化铝、氧化硅等，具有较高的硬度和耐腐蚀性
玻璃材料：如硼硅酸盐玻璃、石英玻璃等，具有较好的透过性和化学 稳定性
高分子材料：如聚乙烯、聚四氟乙烯等，具有较好的柔韧性和耐候性
真空镀膜技术的基本原理是利用 物理或化学方法，将材料从蒸发 源或溅射源中蒸发或溅射出来， 然后在真空中沉积到基底表面。
空镀膜技术的应用领域
光学应用：提高光学元件的 透过率和反射率
电子应用：提高电子元件的 导电性和绝缘性
装饰应用：为金属表面赋予 美丽的外观和耐腐蚀性
机械应用：提高机械零件的 硬度和耐磨性
薄膜质量高：真空镀膜技术可以获得高质量的薄膜，具有高纯度、高密度和良好的 均匀性。
适用范围广：真空镀膜技术可以应用于各种材料表面，如金属、陶瓷、玻璃等，并 且可以制备多种功能的薄膜，如金属膜、介质膜、半导体膜等。
操作简便：真空镀膜技术操作简单，易于控制，可以连续稳定地生产高质量的薄膜。
环保性好：真空镀膜技术是一种环保型的生产技术，不会产生有害物质，对环境和 人体健康没有负面影响。
真空技术：真空镀膜技 术的基本原理是利用真 空技术，在真空环境下 进行薄膜的沉积。
薄膜沉积：在真空环境 下，通过蒸发、溅射、 化学气相沉积等方法， 将材料沉积在基底表面 形成薄膜。
物理过程：薄膜的 沉积过程涉及物理 和化学过程，如分 子运动、表面吸附、 化学反应等。
薄膜特性：真空镀膜技 术可以制备出具有优异 性能的薄膜，如高硬度、 高耐磨性、高耐腐蚀性 等。
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真空镀膜技术基 础
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真空镀膜标准作业书SOP(更新)
详细说明 利用阻蒸加热蒸发的真空镀膜
28#
开启离子源前的真空度
气体设为自动给气方式，轰击时间：5分钟
版本
A0 A1 A2
镀膜作业前的真空度
不需要充氧
150mA±50
阻蒸电流 200A±100
6.0Å/s,扫描光斑调到最大,Toling:100%
1.0-2.0Å/s,扫描光斑调到最小,Toling:100%
Sio2(100ű10Å)/AF(100-200Å)
0.5~3mm、99.9%
20mm、99.9%
25±5Hz
30Min
制修订/废止内容A
轰击时离子源阳极电流
4.0A
成膜初始真空度
5.0*E-3 Pa
成膜真空度
4.0*E-3 Pa~6.0*E-3 Pa
作
业
POWER
条
件
束流/电流
SiO2 AF-防水药
SiO2 AF
镀膜数据
膜厚
材料
SiO2 AF
转架速度
25±5RPM
作业时间
1周期（从上一炉开门到下一炉开门）
版本 A2
作成
审核
批准
真空镀膜标准作业书
产品型号
颜色
作成日期
文件编码
LBD-AF
无色
2016/1/21
HX-SOP-GX-SC-005
■真空镀膜详细作业条件
类别
管理项目
镀膜方式
E-BEAM EVAPORATION
镀膜设备
1500/2050机型
轰击前真空度
6.0*E-3 Pa
轰击时离子源阳极电压
100V-120V
轰击时离子源阴极电流
《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。
教育训练-真空镀膜培训讲学
2020/9/28
12
1.6蒸 發 源 (Evaporation Sources)
目前有兩種廣泛被使用之蒸發源型式 (1) Thermal evporation (2) electron beam evporation
(1) Thermal evporation 是 其 中 最 常 使 用 之 蒸 發 源 即 為 直 接 加 熱 昇 華 材 料 之 形 式 , 採 用 坩 堝 (Crucible) 舟 (boat) 及 線 圈 (wire coil) 來 盛 接 蒸 發 材 料 件 , 然 後利用外部之電流通過加熱直接昇華之方式
2020/9/28
10
以下將簡略說明: 阻 擋 : 為 一 項 用 於 凝 縮 (condense) 泵 浦 流 氣 体 化 與
流 体 回 流 至 泵 浦 沸 騰 器 (boiler) 之 誤 置 陷 阱 : 則 為 針 對 泵 浦 中 氣 相 (Vapor) 之 物 質 作 凝 縮
(condense) 捕 捉 之 用
2020/9/28
4
一般而言真空可以定義為
10 W VACUUM (10 TO 10 Pa) medium vacuum (10 TO 10 Pa) High Vacuum (10 TO 10 Pa) Very High Vacuum (10 TO 10 Pa)
(760 to 25 torr) (25 to 0.75 milli torr) (10 to 10 torr) (10 to 10 torr)
裝 置 (device)、光 學 薄 膜 (Optical films) , 一 如 保 護 或 裝飾 用 之 覆 膜 (Coating) , 薄 膜 之 程 序 總 共 可 分 為 三 大類 :
真空镀膜操作流程
真空镀膜机操作流程
1打开冷凝水。
2调节好舟，放一颗银粒到舟（4号舟）上，放置石英片（镀银的面朝下）。
3 打开总电源，进入操作界面，将样品和4号舟的挡板复位。
4开电流，看电路是否连通。
5关闭通空气阀门，打开机械泵，开机械泵阀门，抽真空至10Pa以下。
6关闭机械泵阀门，打开分子泵，打开分子泵阀门，抽真空至6*10-5Pa。
7 开电流加热装置，电流缓慢增大30-40A,70-80A,打开旋转开关，将样品和4号舟的挡板打开，打开样品旋转装置。
8在电流缓慢增大过程中，打开膜厚度检测装置。
加至140A时，此时金属增发，开始镀膜。
等膜厚到达35nm-40nm时关闭电流。
9关闭分子泵阀门，在操作界面关闭分子泵，等转速降为0时，可关闭分子泵电源。
10打开放气阀，放气完毕，取出样品。
11关闭通空气阀门，打开机械泵，开机械泵阀门，抽真空至10Pa以下。
12关总电源，关冷凝水，实验结束。
《真空镀膜》课件
21世纪初
随着新材料和新技术的应 用，真空镀膜技术不断发 展和创新，应用领域越来 越广泛。
02
真空镀膜技术原理
真空环境的建立
真空环境的必要性
为了使镀膜材料在基片上形成连续、 无缺陷的膜层，需要创造一个低气压 的真空环境，以减少气体分子的阻碍 和干扰。
真空获得技术
真空检测与监控
使用真空计对镀膜室的真空度进行实 时监测，确保镀膜过程的稳定性和重 复性。
薄膜制备技术
采用物理气相沉积或化学气相沉积等方法，在超导材料表面形成连 续、均匀的薄膜。
薄膜性能优化
通过调整薄膜的成分、结构和厚度等参数，提高超导薄膜的性能和 稳定性。
装饰薄膜的制备
金属质感膜
01
通过真空镀膜技术在塑料或玻璃表面形成具有金属质感的装饰
膜，提高产品的外观和档次。
彩色膜
02
根据不同的颜色需求，在材料表面形成各种颜色的装饰膜，实
包括加热元件、控温装 置等，用于加热膜料和
蒸发沉积。
控制系统
包括各种传感器、控制 器、执行器等，用于监 测和控制设备的运行状
态。
供气系统
包括气瓶、气体流量计 、减压阀等，用于提供 反应气体和保护气体。
真空镀膜工艺流程
清洁处理
对基材表面进行清洗，去除油污和杂质。
预处理
对基材表面进行活化，提高其附着力和润湿性。
通过机械泵、分子泵、涡轮泵等抽气 设备，将镀膜室内的气体抽出，达到 所需的真空度。
镀膜材料的蒸发与输运
蒸发源的选择
根据镀膜材料的性质，选 择合适的蒸发源，如电阻 加热、电子束加热、激光 加热等。
蒸发过程控制
通过调节蒸发源的功率和 温度，控制镀膜材料的蒸 发速率，以获得所需的膜 层厚度和成分。
真空镀膜(ncvm)工艺培训教材教案资料
• 生产工序：
• 素材前处理->底涂UV ->镀膜->中涂UV ->面涂UV
• 1. 产品镀膜过程为真空环境,真空度极高。镀膜机内真空度1-5X10-
4T0RR（1TORR=1毫米水银柱高的压力,大气压为760TORR。我司镀膜机内真 空度1.3X10-3Pa）。 • * 镀膜机内气压极低, 产品中的添加剂、油脂、水分均会溢出, 所以产品注 塑时不可打脱模剂, 不可添加真空镀膜技术1805年开始探索研究,19世纪一直处于探索,预研阶段。 20世纪后50年(1950年后)获得腾飞,其发展历程摘要如下:
• 1805年 开始研究接触角与表面能的关系。 • 1817年 透镜上形成减反射膜。 • 1904年 圆筒上溅射镀银获得专利。 • 1946年 用X射线吸收法测量薄膜的厚度,英国Good Fellow公司成立,紧接着1947年200英寸
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,塑料装饰膜开始出
现。 • 1953年 美国真空学会成立，以卷绕镀膜的方法制成抗反射的薄膜材料(3M公司)。 • 1954年 开始研制新型真空蒸发式卷绕镀膜机（德国Leybold莱宝公司）。 • 1956年 美国第一台表面镀有金属膜的汽车问世（Ford 汽车公司）。 • 1957年 美国真空镀膜学会成立，真空镀镉方法被航空工业所接受。 • 1959年 磁带镀膜设备研制成功（Temescal公司）。 • 1963年 开始研制部分暴露大气的连续镀膜设备，离子镀膜工艺研制成功， • 20世纪70年代 (1970年后）各种真空镀膜技术的应用全面实现产业化，薄膜技术的发展进入
• 素材前处理->底涂UV ->镀膜->中涂UV ->面涂UV
• 1. 产品镀膜过程为真空环境,真空度极高。镀膜机内真空度1-5X10-
4T0RR（1TORR=1毫米水银柱高的压力,大气压为760TORR。我司镀膜机内真 空度1.3X10-3Pa）。 • * 镀膜机内气压极低, 产品中的添加剂、油脂、水分均会溢出, 所以产品注 塑时不可打脱模剂, 不可添加真空镀膜技术1805年开始探索研究,19世纪一直处于探索,预研阶段。 20世纪后50年(1950年后)获得腾飞,其发展历程摘要如下:
• 1805年 开始研究接触角与表面能的关系。 • 1817年 透镜上形成减反射膜。 • 1904年 圆筒上溅射镀银获得专利。 • 1946年 用X射线吸收法测量薄膜的厚度,英国Good Fellow公司成立,紧接着1947年200英寸
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,塑料装饰膜开始出
现。 • 1953年 美国真空学会成立，以卷绕镀膜的方法制成抗反射的薄膜材料(3M公司)。 • 1954年 开始研制新型真空蒸发式卷绕镀膜机（德国Leybold莱宝公司）。 • 1956年 美国第一台表面镀有金属膜的汽车问世（Ford 汽车公司）。 • 1957年 美国真空镀膜学会成立，真空镀镉方法被航空工业所接受。 • 1959年 磁带镀膜设备研制成功（Temescal公司）。 • 1963年 开始研制部分暴露大气的连续镀膜设备，离子镀膜工艺研制成功， • 20世纪70年代 (1970年后）各种真空镀膜技术的应用全面实现产业化，薄膜技术的发展进入
培训系列之7真空镀膜技术基础
培训系列之7真空镀膜技术基础
环形蒸发源
——环形线蒸发源
平面基片的环形线蒸发源
平行于基片的 环形线源的膜厚
培训系列之7真空镀膜技术基础
环形蒸发源
——环形平面蒸发源
平行于基片的环形平面蒸发源
培训系列之7真空镀膜技术基础
环形蒸发源
——环形柱面蒸发源
培训系列之7真空镀膜技术基础
环形蒸发源
——环形锥面蒸发源
培训系列之7真空镀膜技术基础
离子轰击固体表面时发生的物理过程
培训系列之7真空镀膜技术基础
与溅射率有关的因素
o 溅射率与靶材有关 o 溅射率与入射正离子的能量有关 o 溅射率与入射离子的种类有关 o 溅射率与离子入射角有关 o 溅射率与靶材温度有关
培训系列之7真空镀膜技术基础
溅 射 率 与 离 子 能 量 的 关 系
——HCD枪特性
辅助阳极孔径与主束电压及束流的关系
主束电源与引束电源的匹配
氩气流量与主束电压的关系
培训系列之7真空镀膜技术基础
激光加热式蒸发源
1.玻璃衰减器 2.透镜 3.光圈 4.光电池 5.分光器 6.透镜 7.基片 8.探头 9.靶 10.真空室 11.激光器
培训系列之7真空镀膜技术基础
蒸发源按形状分类：
题热应力、淀积内应力、附加内应力应尽量小 o 基片镀前处理与成膜时对基片加热（烘烤、离子轰击等） o 沉积速率的选择与控制 o 镀前对基片打底膜
培训系列之7真空镀膜技术基础
3. 真空溅射镀膜
培训系列之7真空镀膜技术基础
3.1 溅射镀膜
o 溅射： 所谓“溅射”，就是用荷能粒子（通常用气
体正离子）轰击物体，引起物体表面原子 从母体中逸出的现象。 o 溅射镀膜： 在真空条件下，利用低压等离子体气体放电 中的溅射现象制备薄膜，即真空溅射镀膜。
真空镀膜技术工艺流程
真空镀膜技术工艺流程
《真空镀膜技术工艺流程》
真空镀膜技术是一种通过在真空环境中将材料蒸发或溅射到基材表面形成一层薄膜的技术。
它广泛应用于光学、电子、建筑、汽车等领域。
下面将介绍真空镀膜技术的工艺流程。
1. 基材准备
首先需要准备好要镀膜的基材，基材的表面应该干净、光滑且无杂质。
同时还需要对基材进行清洗和预处理，以确保薄膜与基材的结合力和表面光洁度。
2. 真空室准备
将经过准备的基材放入真空室中，并确保真空室的密封性和真空度。
真空室的准备是保证薄膜质量的重要环节。
3. 材料蒸发或溅射
选择合适的镀膜材料，将其加热至一定温度后蒸发或溅射到基材的表面上。
蒸发或溅射的过程需要严格控制温度和时间，以保证薄膜的均匀性和厚度。
4. 薄膜沉积
当材料蒸发或溅射到基材表面后，形成一层薄膜。
薄膜的沉积是一个动态过程，需要在控制条件下进行。
5. 涂层调节
根据不同的需求，可以对薄膜进行涂层调节。
这一步是为了改
变薄膜的光学、机械或化学性能。
6. 真空室排气
薄膜镀制完成后，需要进行真空室排气，将真空室内的气体抽出，以便取出镀好的基材。
通过以上工艺流程，真空镀膜技术可以生产出各种不同功能的薄膜，满足不同领域的需求。
同时，严格控制每个环节，确保了薄膜的质量。
真空镀膜技术培训课件：真空蒸镀铝膜、高反射金属膜、法布里-珀罗干涉仪
实验镀的铝膜：在整个光谱区域（紫外、可见、 红外）都有较高的反射率，对光的入射角和偏振 态不敏感，成本低，易于蒸发，与玻璃的结合力 强。但其缺点是不耐久，铝膜材质较软而且容易 氧化，反射率相对较低。通常用于背反射膜，当 用于前反射膜时， 一般其表面必需镀上保护膜， 也可以镀上金属或非金属膜来提高在特定波长的 反射率。
18
真空镀膜在光学领域及轻工包装领域及纳米材 料领域里有广泛的适用空间，并且又有许多的新型 真空镀膜技术不断出现。因此，真空镀膜将在以后 有更大的发展前景。
虽然真空镀膜的装置已经发生了很大的变化， 但是它的基本原理及各部分的基本功能仍然没有改 变。
真空镀膜的实验原理比较简单，但实验具体操 作起来有很多注意事项。另外由于镀膜非常薄，要 求的工艺也比较高，除了主要装置真空室外还需要 其他较多辅助装置如：测厚装置、清洗装置、冷却 装置等等。
真空镀膜技术培训课 件
1
一、镀膜技术的历史
化学镀膜
保护膜 1817年减反射膜
1930年出现了油扩散泵－机械泵抽气系统 （条件）
真空镀膜
蒸镀
1935年单层减反射膜 1938年双层减反射膜 1965年三层减反射膜 1937年通用公司第一盏镀铝灯 1939年介质薄膜型干涉滤管片
1970年出现磁控溅射技术 磁控溅射 1975年磁控溅射设备商品化
80年代后磁控溅射技术工业化 2
二、真空蒸镀铝膜
原理：
即在真空中将蒸镀材料加热蒸发产生蒸气， 使其附着在基板上凝聚成薄膜。真空蒸镀属 于物理气相沉积法。
内容：
在两块玻璃上镀制高反射铝膜，将其组装成 法布里－珀罗干涉仪 ，并观察氢光谱的干涉 条纹。高反射膜镜组成的谐振腔是法布里－ 珀罗干涉仪的重要组成部分。
18
真空镀膜在光学领域及轻工包装领域及纳米材 料领域里有广泛的适用空间，并且又有许多的新型 真空镀膜技术不断出现。因此，真空镀膜将在以后 有更大的发展前景。
虽然真空镀膜的装置已经发生了很大的变化， 但是它的基本原理及各部分的基本功能仍然没有改 变。
真空镀膜的实验原理比较简单，但实验具体操 作起来有很多注意事项。另外由于镀膜非常薄，要 求的工艺也比较高，除了主要装置真空室外还需要 其他较多辅助装置如：测厚装置、清洗装置、冷却 装置等等。
真空镀膜技术培训课 件
1
一、镀膜技术的历史
化学镀膜
保护膜 1817年减反射膜
1930年出现了油扩散泵－机械泵抽气系统 （条件）
真空镀膜
蒸镀
1935年单层减反射膜 1938年双层减反射膜 1965年三层减反射膜 1937年通用公司第一盏镀铝灯 1939年介质薄膜型干涉滤管片
1970年出现磁控溅射技术 磁控溅射 1975年磁控溅射设备商品化
80年代后磁控溅射技术工业化 2
二、真空蒸镀铝膜
原理：
即在真空中将蒸镀材料加热蒸发产生蒸气， 使其附着在基板上凝聚成薄膜。真空蒸镀属 于物理气相沉积法。
内容：
在两块玻璃上镀制高反射铝膜，将其组装成 法布里－珀罗干涉仪 ，并观察氢光谱的干涉 条纹。高反射膜镜组成的谐振腔是法布里－ 珀罗干涉仪的重要组成部分。
相关主题
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真空PVD的优点：
真空是压强小于101.325kPa(1个大气压)的气体状态。PVD需要的 真空条件应能够保证：气体分子的平均自由程大于蒸发源到被镀件 之间的距离；被镀膜层材料容易蒸发(高真空条件下，膜料蒸发温度 大幅下降)；容易获得高纯膜，膜层坚硬，成膜速度快。
真空的定义：
真空是压力低于一个大气压的任何气态空间。一般采用真 空度来表示真空的高低。
真空获得—真空泵
1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名 的马德堡半球试验。 原理：当泵工作后，形成压差，p1 >p2，实现了抽气。
真空泵的分类
气体传输泵: 是一种能将气体不断地吸入并排出泵外 以达到抽气目的的真空泵，例如旋片 机械泵、油扩散泵、涡轮分子泵。
气体捕集泵: 是一种使气体分子短期或永久吸附、凝 结在泵内表面的真空泵，例如分子筛 吸附泵、鈦升华泵、溅射离子泵、低温 泵和吸气剂泵。
真空镀膜技术
二、真空系统的基本知识
热蒸发工艺过程：
加热使膜料汽化蒸发后，喷涂在放置在工件架上 的零件表面。
大气PVD存在的问题：
常温常压下，空气分子的密度为1.28E-3g/cm3，每克气体分子含分 子个数是2.08E+22个，气体分子间的距离是3.34E-6mm，气体分子的 空间密度为2.68E+16个／mm3，因而，空气中活性气体分子与膜层、 膜料、蒸发器反应，空气分子进入膜层成为杂质。常压时，气体分子 密度太高，蒸发膜料大多因碰撞而无法直线到达被镀件。
P Q T m V
温差电偶真空计的测量范围为0.1-100Pa。
2.热阴极电离真空计
具有足够能量的电子在运动中与气体分子碰撞，可能引起分 子的电离，产生正离子及电子。而电子在一定的“飞行”路程中与
分 子的碰撞次数，又正比于分子的密度，一定温度下也正比于气体 压强，故产生的正离子数也正比于压强。由此可见，电离现象是 与压强有关的现象，可作为一种真空测定原理的依据。
真空蒸发：在真空中把制作薄膜的材料加热蒸发，使其 淀积在适当的表面上。
离子镀： 真空热蒸发和溅射两种技术结合而发展起来的 一种新工艺。
真空系统
蒸发系统
活动挡板 蒸发电极
工作架 轰击电极
烘烤电极
工作原理：
真空蒸发镀膜法就 是在1.3E-2~1.3E-3 Pa 的真空中加热镀膜材料， 使它在极短时间内蒸发， 蒸发了的镀膜材料分子 沉积在基材表面上，由 于基材表面温度较低， 便凝结其上而形成薄膜。
旋片机械泵
吸附泵
105 102 pa
扩散泵 105 102 pa
涡轮分子1泵00 105 pa
溅射离子泵 101 108 pa
低温泵
100 1010pa
101 1011pa
几种常用真空泵的工排气。
定子浸在油中起润 滑，密封和堵塞缝 隙的作用。
主要参量是： 抽速 和极限压强。
真空度的单位：
真空度以压强为单位来度量，压强高表示真空度低。压强 低标识真空度高。
真空度的国际单位是帕斯卡简称帕（Pa）。 毫米汞柱（mmHg）：1mmHg＝133.3Pa 托（Torr）：1Torr＝1/760atm=133.3Pa 巴（Bar）：1Bar＝105Pa
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）
电子与气体分子碰撞引起分子电离，形成电子和正离，电子最 终被加速极收集，正离子被收集极接收形成离子流：
I+ = kIep = cp 其中，k称为电离计的灵敏度，是单位电子电流、单位压强下的 离子流。
测量范围：1.33E-1 ～1.33E-5 Pa
电离规管
电离计线路图
三、真空镀膜
真空溅射：当高能粒子(电场加速的正离子)打在固体表 面时，与表面的原子、分子交换能量，从而使这 些原子、分子飞溅出来。
真空泵的主要参数
抽气速率: 定义为在泵的进气口任意给定压强下， 单位时间内流入泵内的气体体积
或表示为：
V S
t P P1
SQ P
其中，Q为单位时间内流入泵的气体量。 泵的抽气速率S并不是常数，随P而变。
极最限高压工强作压p u强(极限真空)
工作压强范围（p m ） 泵能正常工作的压强范围
几种常用真空泵的pu工作pm压强范围
由于极限压强较高， 常用做前级泵(预抽 泵)。
旋片式机械泵
2. 油扩散泵
油蒸发—喷射—凝结， 重复循环
由于射流具有工作过程 高流速(约200米/秒)、 高密度、高分子量 (300—500)，故能有效 地带走气体分子。
扩散泵不能单独使用， 一般采用机械泵为前级 泵，以满足出口压强 (最大40Pa)，如果出口 压强高于规定值，抽气 作用就会停止。
电阻蒸发系统采用单相调功器对电阻蒸发源的功率进行调 节控制，蒸发源在两组以上时，通过选择开关选择。
工作原理：
电子束蒸发是利用 在一定真空条件下，加 高压产生电子束，通过 特定磁场的作用，按照 一定的路线，轰击蒸发 物质，产生蒸发。
1. 水冷套； 2. 喷油嘴； 3. 导流管； 2. 4. 泵壳； 5. 加热器
真空的测量—真空计
1.热电偶真空计
热电偶真空计是通过热电偶中热丝的温度 与压强的关系确定真空度。
由于在低压下，气体的热传导系数与压强成 正比，所以在通过热丝的电流一定的条件下，热 丝的温度随着规管内真空度的提高而升高，温差 电偶电动势也就随之而增大。因此，通过测量温 差电偶电动势，就可确定出被测系统的真空度。
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。
真空区域的划分
目前尚无统一规定，常见的划分为： 粗真空 150 130 p(7 a6 10 T 0o ) rr 低真空 130 1 10 p(1 a 0 1 30 To ) rr 高真空 1 10 1 60 p(1 a 30 1 8T 0 o ) rr 超高真空 1 60 1 10 0 p(1 a 80 1 10 T 2 o ) rr 极高真空 11 00p(a 11 0T 2 o)rr
真空是压强小于101.325kPa(1个大气压)的气体状态。PVD需要的 真空条件应能够保证：气体分子的平均自由程大于蒸发源到被镀件 之间的距离；被镀膜层材料容易蒸发(高真空条件下，膜料蒸发温度 大幅下降)；容易获得高纯膜，膜层坚硬，成膜速度快。
真空的定义：
真空是压力低于一个大气压的任何气态空间。一般采用真 空度来表示真空的高低。
真空获得—真空泵
1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名 的马德堡半球试验。 原理：当泵工作后，形成压差，p1 >p2，实现了抽气。
真空泵的分类
气体传输泵: 是一种能将气体不断地吸入并排出泵外 以达到抽气目的的真空泵，例如旋片 机械泵、油扩散泵、涡轮分子泵。
气体捕集泵: 是一种使气体分子短期或永久吸附、凝 结在泵内表面的真空泵，例如分子筛 吸附泵、鈦升华泵、溅射离子泵、低温 泵和吸气剂泵。
真空镀膜技术
二、真空系统的基本知识
热蒸发工艺过程：
加热使膜料汽化蒸发后，喷涂在放置在工件架上 的零件表面。
大气PVD存在的问题：
常温常压下，空气分子的密度为1.28E-3g/cm3，每克气体分子含分 子个数是2.08E+22个，气体分子间的距离是3.34E-6mm，气体分子的 空间密度为2.68E+16个／mm3，因而，空气中活性气体分子与膜层、 膜料、蒸发器反应，空气分子进入膜层成为杂质。常压时，气体分子 密度太高，蒸发膜料大多因碰撞而无法直线到达被镀件。
P Q T m V
温差电偶真空计的测量范围为0.1-100Pa。
2.热阴极电离真空计
具有足够能量的电子在运动中与气体分子碰撞，可能引起分 子的电离，产生正离子及电子。而电子在一定的“飞行”路程中与
分 子的碰撞次数，又正比于分子的密度，一定温度下也正比于气体 压强，故产生的正离子数也正比于压强。由此可见，电离现象是 与压强有关的现象，可作为一种真空测定原理的依据。
真空蒸发：在真空中把制作薄膜的材料加热蒸发，使其 淀积在适当的表面上。
离子镀： 真空热蒸发和溅射两种技术结合而发展起来的 一种新工艺。
真空系统
蒸发系统
活动挡板 蒸发电极
工作架 轰击电极
烘烤电极
工作原理：
真空蒸发镀膜法就 是在1.3E-2~1.3E-3 Pa 的真空中加热镀膜材料， 使它在极短时间内蒸发， 蒸发了的镀膜材料分子 沉积在基材表面上，由 于基材表面温度较低， 便凝结其上而形成薄膜。
旋片机械泵
吸附泵
105 102 pa
扩散泵 105 102 pa
涡轮分子1泵00 105 pa
溅射离子泵 101 108 pa
低温泵
100 1010pa
101 1011pa
几种常用真空泵的工排气。
定子浸在油中起润 滑，密封和堵塞缝 隙的作用。
主要参量是： 抽速 和极限压强。
真空度的单位：
真空度以压强为单位来度量，压强高表示真空度低。压强 低标识真空度高。
真空度的国际单位是帕斯卡简称帕（Pa）。 毫米汞柱（mmHg）：1mmHg＝133.3Pa 托（Torr）：1Torr＝1/760atm=133.3Pa 巴（Bar）：1Bar＝105Pa
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）
电子与气体分子碰撞引起分子电离，形成电子和正离，电子最 终被加速极收集，正离子被收集极接收形成离子流：
I+ = kIep = cp 其中，k称为电离计的灵敏度，是单位电子电流、单位压强下的 离子流。
测量范围：1.33E-1 ～1.33E-5 Pa
电离规管
电离计线路图
三、真空镀膜
真空溅射：当高能粒子(电场加速的正离子)打在固体表 面时，与表面的原子、分子交换能量，从而使这 些原子、分子飞溅出来。
真空泵的主要参数
抽气速率: 定义为在泵的进气口任意给定压强下， 单位时间内流入泵内的气体体积
或表示为：
V S
t P P1
SQ P
其中，Q为单位时间内流入泵的气体量。 泵的抽气速率S并不是常数，随P而变。
极最限高压工强作压p u强(极限真空)
工作压强范围（p m ） 泵能正常工作的压强范围
几种常用真空泵的pu工作pm压强范围
由于极限压强较高， 常用做前级泵(预抽 泵)。
旋片式机械泵
2. 油扩散泵
油蒸发—喷射—凝结， 重复循环
由于射流具有工作过程 高流速(约200米/秒)、 高密度、高分子量 (300—500)，故能有效 地带走气体分子。
扩散泵不能单独使用， 一般采用机械泵为前级 泵，以满足出口压强 (最大40Pa)，如果出口 压强高于规定值，抽气 作用就会停止。
电阻蒸发系统采用单相调功器对电阻蒸发源的功率进行调 节控制，蒸发源在两组以上时，通过选择开关选择。
工作原理：
电子束蒸发是利用 在一定真空条件下，加 高压产生电子束，通过 特定磁场的作用，按照 一定的路线，轰击蒸发 物质，产生蒸发。
1. 水冷套； 2. 喷油嘴； 3. 导流管； 2. 4. 泵壳； 5. 加热器
真空的测量—真空计
1.热电偶真空计
热电偶真空计是通过热电偶中热丝的温度 与压强的关系确定真空度。
由于在低压下，气体的热传导系数与压强成 正比，所以在通过热丝的电流一定的条件下，热 丝的温度随着规管内真空度的提高而升高，温差 电偶电动势也就随之而增大。因此，通过测量温 差电偶电动势，就可确定出被测系统的真空度。
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。
真空区域的划分
目前尚无统一规定，常见的划分为： 粗真空 150 130 p(7 a6 10 T 0o ) rr 低真空 130 1 10 p(1 a 0 1 30 To ) rr 高真空 1 10 1 60 p(1 a 30 1 8T 0 o ) rr 超高真空 1 60 1 10 0 p(1 a 80 1 10 T 2 o ) rr 极高真空 11 00p(a 11 0T 2 o)rr