VD镀膜产品及制备工艺.ppt

PVD镀膜产品及制备工艺介绍 目录 膜系介绍工艺介绍真空设备介绍注意事项 IP金 1N14和2N18色 IP玫瑰金 3N 4N和5N色 IP黑系列 枪色 钛灰色和纯黑色等 装饰膜的标准色系 IP紫色 IP蓝色 IP棕色 装饰膜的彩色系列 每种颜色都可按不同的上下限色调生产 可参考色办册 每种膜层都可依据客户要求沉积不同级别的厚度 工件基材为碳钢 不锈钢 工具钢 钨钢 铜合金 钛合金 陶瓷 银等 某些基材可能需先水镀底层来获得更好的附着力 通过厚度 硬度 耐磨 耐腐蚀等测试 满足客户需求 符合RoHS和REACH标准 装饰膜的特性 间电货品 膜层与基体颜色相间 根据间电颜色生产难度而定 复合膜层 在同一工件上实现两种或两种以上颜色的镀膜 货品交期大约20天 界面平整分明 森科专利技术 装饰膜的复合膜层 颜色 钢色 钛色 可调节颜色以满足客户需求 硬度 与基体硬度有关 不锈钢基体上最高可达1500HV 厚度 可达10 m以上 成品 拉砂 抛光或喷砂 可根据基材特点进行选择 基材 钢 钛 钨钢 合金 陶瓷等 特性 极强的耐磨损 耐腐蚀性 产品表面不易刮花 应用于 钟表 手机配件 模具 刀具等五金件真空镀膜 功能膜 IP硬膜 颜色 黑色 不同色调的灰色 硬度 可达1000HV左右 厚度 1 m到1 5 m 基材 钢 钛和钨钢 性能 镀层均匀 耐腐蚀 耐磨损 致密性和附着力好 应用于 模具 刀具 钟表和手机片等五金件真空镀膜 功能膜 DLC 类金刚石膜 颜色 透明的 可应用于任一产品的表面 成品外观 适合于拉砂和喷砂面 抛光面不常用 特性 防止指纹 强的防水 油污性能 应用 表壳 表带和手机配件等 功能膜 防指纹膜 镀膜前 镀膜后 擦拭后 初始指纹 指纹不能去除 擦拭后没有任何痕迹 工艺简单 效果良好 抛光面防指纹效果 镀膜前 镀膜后 接触角增大 疏水效果增强 仅有零星的水珠存在 水接触角对比 ColorfulCoatings withOverlayer FilmDeposition 真空镀膜特点 被鍍物與塑膠不產生化學反應環保製程 無化學物污染可鍍多重金屬生產速度快可對各種素材加工屬低溫製程 物理气相沉积 PVD 从原材料中发射粒子通过蒸发 升华 溅射和分解等过程粒子输运到基片 粒子间发生碰撞 产生离化 复合 反应 能量的交换和运动方向的变化 粒子在基片上凝结 成核 长大和成膜 在真空条件下 用物理的方法将材料汽化成原子 分子或电离成离子 并通过气相过程在衬底上沉积一层具有特殊性能的薄膜技术 2 溅射镀膜的基本原理 溅射是轰击粒子与靶原子之间动量传递的结果 溅射 荷能粒子轰击固体表面 当表面原子获得足够大的动能而脱离固体表面 从而产生表面原子的溅射 直流辉光放电区域可分为8个发光强度不同的区域 实际镀膜过程采用异常辉光放电 入射离子的产生 溅射主要参数 溅射阈值 将靶材原子溅射出来所需的入射离子最小能量值 与入射离子的种类关系不大 与靶材有关 入射离子轰击靶材时 平均每个正离子能从靶材打出的原子数 入射离子能量影响 150eV 平方关系 150eV 10keV 变化不大 10keV 下降 溅射产额 离子入射角度的影响 材料 靶材 特性的影响 靶材温度的影响 表面氧化的影响 合金化的影响 溅射产额 0 01 4 之间 SputteringYieldforargonionbombardmentat600eV 3 溅射沉积方法 溅射方法根据特征可分为 直流溅射 射频溅射 磁控溅射和反应溅射 I Vcharacteristicsofthreedifferentmethodsusedforsputtering 传统溅射方法缺点 垂直方向分布的磁力线将电子约束在靶材表面附近 延长其在等离子体中的运动轨迹 提高电子与气体分子的碰撞几率和电离过程 磁控溅射 沉积速率低 工作气压高 气体分子对薄膜污染高 磁控溅射原理 磁控溅射靶材 永磁体磁控溅射靶 Nd Fe B永磁体 简单经济 铁磁性材料溅射效率低 励磁磁控溅射靶 励磁线圈 结构复杂 可溅射铁磁材料 平面靶和圆柱形靶 通过减小或增大靶中心的磁体体积 使部分磁力线发散到距靶较远的衬底附近 使等离子体扩展到衬底附近且部分等离子体起轰击衬底作用 拓展等离子体区域 增加离子比例 增加沉积能量 非平衡磁控溅射 帕邢 Paschen 曲线 降低工作气压 可到0 5Pa左右 电离效率高 提高了靶电流密度和溅射效率 降低靶电压 离子电流密度高 是射频溅射的10 100倍 不能实现强磁性材料的低温高速溅射 靶材溅射不均匀 靶材利用率低 磁控溅射特征 反应溅射 在存在反应气体的情况下 溅射靶材时 靶材料与反应气体形成化合物 氮化物 碳化物 氧化物 靶中毒 反应气体与靶反应 在靶表面形成化合物 沉积膜的成分不同于靶材 化合物靶材溅射后 组元成分 氧 氮 含量下降 补偿反应气体 调整氩气和反应气体分压 可控制化合物薄膜的组成 沉积速率和薄膜性能 反应溅射特征 靶中毒现象 取决于金属与反应气体的结合特性及形成化合物表层的性质 降低薄膜沉积速率 化合物的溅射产额低于金属的溅射产额 降低靶中毒措施 将反应气体输入位置远离靶材靠近衬底 提高靶材溅射速率 降低活性气体的吸附 采用中频或脉冲溅射 反应溅射的回线图 反应溅射应用 最常見的PVD製程 蒸鍍 Evaporation 蒸鍍 Evaporation 原理 蒸鍍 Evaporation 原理 蒸鍍 Evaporation 原理 鎢絲鎢舟鉬舟 濺鍍 Sputter PLASMA 物質的第四態 濺鍍製程技術的特點 成長速度快大面積且均勻度高附著性佳可改變薄膜應力金屬或絕緣材料均可鍍製適合鍍製合金材料 各種PVD法的比較 粗真空低真空高真空超高真空极高真空 溅射真空室组件 真空室 不锈钢材料制造 氩弧焊接 表面进行化学抛光处理 真空室组件上焊有各种规格的法兰接口 溅射靶组件 锌靶材数量 靶内有水冷 电动控制挡板组件 靶配有屏蔽罩 基片水冷加热台组件 基片尺寸 基片加热温度 基片回转 基片加负偏压 工作气路 质量流量控制器 进气截止阀 混气室 管路 接头 抽气机组及阀门 管道 真空测量及电控系统 电源机柜 总控制电源 水流报警系统 样品加热控温电源 靶挡板电源 加热烘烤及照明电源 热偶规 电离规 质量流量显示器 分子泵控制电源 射频电源 直流电源 直流偏压电源 各种配件及计算机控制系统 复合分子泵 机械泵 电磁隔断放气阀 联接金属软管 旋片式机械泵工作过程图 机械真空泵 分子泵 泵壳 主轴 转子叶片和定子叶片 抽气组件由转子叶片和定子叶片相间排列组成 通过热电偶直接测量热丝温度的变化 热电偶产生的电动势就可以表征规管内的压力 气体压强和热电偶的电动势之间存在的关系 热偶真空计