真空镀膜(PVD)工艺介绍

1、蓦ANUS劲胜®35莞劲胜精密组件股彳分肓限公司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited真空镀膜(PVD)工艺知识介绍拟订:张玉立讲 M：刘红亠塚01月加日笏莞劲胜精密组件股份肓限公司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited1. 真空镀膜技术及设备发展；2. 真空镀膜的工艺基本流程；3. 真空镀膜的工艺特性；4. 真空镀膜工艺对素材的适镀性及要求；5. 真空镀膜工艺关键技术与先进性；6. 真空镀膜新工艺展示；东莞劲胜精密组件股份有限公司PVD专利介绍;东莞劲胜精

2、密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited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。东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limit

3、ed东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited1. 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（简称PVD法）化学气 相沉积法和放电聚合法等。我们今天主要介绍的是物理气相沉积 法。由于这种方法基本都是处于真空环境 下进行的，因此称它们为真空镀膜技术。东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司Don

4、gGuan JANUS Precision Components Company Limited东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited2.物理气相沉积法依据制作过程工艺不同又分为真空蒸发镀膜、磁控溅 射镀膜和离子镀膜。a.真空蒸发镀膜法：在真空室（镀炉）中加热蒸发容器中待形成薄膜的 原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸气流，入射到固体 （待镀产品）表面，凝结形成固态薄膜的方法。真空镀膜法示意图电源回路b离子镀膜法：蒸发源的加热和真空镀膜法相同。由于系统为等 离子状态，使金属离子在样品表面吸附成

5、膜。金属离子为高能 量状态，成膜时具有离子结晶性佳、膜的密着性提高的优点。惰性气体电源回路技术及设备;C溅射镀膜法：给靶材施加高电压（形成等离子状态），使正荷 电气体离子撞击靶材、金属原子飞弹，而在样品表面形成金属皮 膜的方法。溅射镀膜法示意图东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Compon

6、ents Company LimitedPVD施工流程:素材检检组装治具底涂上下料喷底涂、IR镀膜（PVD）喷面漆、IR （颜色）- 擦拭产品镀膜上下料 下治具东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited检验 包装产品镀膜过程为真空环境,真空度极高。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，不可添加增塑剂， 不可直接加色粉成型。东莞劲

7、胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited的工艺基本流程东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited工艺基本流程东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company LimitedPVD技术流程:塑胶件采用专用的uv涂料，用 自动涂装线喷涂，对素材进行 封闭、增加基材平整性。UV涂层膜厚，表面硬度（IR烤箱温度、UV紫外光固化 能量、波峰值）精确控制，严 格测试

8、。高纯度锡金属作为蒸发材料进行物 理气相沉积镀膜，镀层金属膜层厚 度为纳米级（3050NM）金屈原子 微观上不连接，从而保证不导电性 能，同时具备较强的金属质感。通过制程各项工程参数（如真空 度、电流、电压、时间、膜材用 量）的精确控制及严格的品质监 测流程、设备（镀层阻抗测量、 网络分析仪RF射频测试）确保制 程品质稳定。采用H动涂装线对镀层喷涂而UV进行有 效保护，并与底层UV有效咬合，通过涂 料专业品质及制程匸艺参数精确控制确保 成品各项品质要求。同时通过特殊的颜色 获得技术（已申报专利）获得具金属质感 的丰富多彩的各种颜色效果的制成品。.通过完善先进的测试设备，方法严格 管控，实现产品

9、过程及制程品品质， 确保产品外观，电子性能（RF、ESD 性能）耐侯性（RCA耐磨、铅笔硬度、 盐雾、冷垫冲击、耐化妆品）等行业 品质标准。让产品具备极强的市场仆: 命力。东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited1纳米级厚度、膜厚均匀。真空镀膜膜层厚度仅数十至数百 纳米（一般0.2um）,膜层各部位厚度极为均匀。例：镀铝层厚度达09iim时就可导电，达到30nni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05um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

10、封闭流平，以达到理想的镜面效果。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。东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited箜舷的工艺特性2. 镀膜产品放置具有方向性：在立式、卧式镀炉中，产品 均须于镀炉工装平行平面放置。因为金属材料随蒸气流作直线或弧线运动，而镀膜材料一般均

11、与工装平行放置。镀膜室空间一定,产品平面面积越大，曲面越深,产能就越低，相应生产成本就越高。3. 底涂UV后及镀膜后产品表面极其脆弱敏感，需特殊保护。 因镀膜层仅几十纳米，对底涂UV层表面不良不具备遮蔽能力 ,另镀层因太薄，镀膜层金属极其柔弱，极易刮伤、碰伤。产品底涂UV后，镀膜后不能进行人工全检,（用小批量试产的 办法确定良品率）作业过程中，通过治具专用手柄、戴指套 、口罩及车用无尘罩等办法预防产品表面被污染、破坏。£空賤的工艺特性4. 镀膜材料或蒸气流入射速度极高，一般磁控溅射及蒸发镀 金属原子入射速度均在2000米/秒左右。每炉镀膜时间（金属原子累积入射沉淀时间）一般在1520

12、分钟左右，磁控溅射 视工艺不同有所区别。每炉产能以普通翻盖手机外壳为例 约450- 800PCS/炉不等，产品大小不同，每炉产能不同。5 颜色制作途径多样化，目前有三种颜色制作途径: 外光起作用，故添加量一般5%左右；是在中涂UV或面涂UV中添加色精。因色精会与UV紫二、是在镀膜过程中充入气体，使气体与金属材料反应 获得颜色（如Ar 2+02+铝金属可获得黑色，02+A1获得黄色）；三、是前述两者相结合进行生产。一般来说颜色越深、 越浓、越艳；附着力会越差（加色精工艺）。楚的工艺特性N臭测剧删血hblr®t®6镀膜用金属材料范围极广，除铁金属外，各种金属及金属 合金，理论上

13、都可用作镀材。常用的有铝、铜、锡、珞 等。另因镀膜是物理过程，对产品材料本身性能几乎没有影 响。7.镀膜产品能达到的品质水准：附着力：无脱落。 RCA耐磨：200- 300次。硬度：1H3H ABS+PC素材一般在500g擦1H;PM素材则可达3比甚至4H。其它诸如高低温、冷热冲击、盐雾测试、紫外线测试. 化妆品测试、抗人造汗测试等均可达到常规要求。东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited的工艺特性8、生产过程时间局限性：因金属镀层长时间露置在空气中会氧化 发黑，不同材料氧化速度不同，其中锡镀层氧化速度

14、最快，8H就 会明显发黑，另底漆UV静置时间如过长，漆膜太厚也会影响镀膜 层附着力。故底漆UV、镀膜及面涂UV几个工序之间作业时间间隔 依据实际作业经验一般限定在8-12H范围内。9、UV涂料及涂料施工特性：镀膜用的底涂UV及面涂UV涂料相比普 通塑胶喷涂UV涂料有两个明显不同之特性：1 ）涂料材料组成之固 含量高，底漆UV最高；2 ）不含且不能添加普通喷涂用的惰性溶 剂，须特殊调配专用溶剂。故产品单位涂料用量及成本明显比普 通塑胶喷涂高出很多，另底漆UV、面涂UV及色精对UV能量范围的 要求也较普通UV苛刻，一般底漆UV要求800- 1000n/cm2面涂UV要 求900- 1 100 n?

15、/cm2不同颜色之色精才艮据实际情况调整UV灯能量。 UV生产时过滤要求也比普通塑胶UV严格，一般要求用600目左右过滤网进行过滤。UV膜厚要求为底涂18- 25um,东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited作为真空镀膜的塑胶素材，其最基本的性能应包括附着性能、真空放气量和 耐热性外观设计等几方面的指标。1 附着力：被镀素材应与真空镀膜材料有良好的附着结合强度，一般认 为聚脂类材料和镀铝膜层的结合力最强（如PET） 衡量附着性能良好的标准 是塑胶件表面自由能（表面活性指数）一般表面自由能 33- 35

16、x 10- 5 N/CM的为弱极性塑胶（如PP）常用塑胶材质中附着力高低依次为ABS - ABS+PC- PC -PVCo真空镀层与素材之间的附着力可以通过实施底涂来加以提高，还 可以通过化学材料清洗、浸泡，等离子体预处理等来提高。2真空放气量：某些素材中可能含易挥发小分子（包括水分、增塑剂、 残留溶剂、未反应单体、增加剂等）在真空状态下将以气体形式溢出，破坏 镀膜层的附着力：平整性和外观素材在常温下放气并不明显，但在真空状态 下，随温度上升，放气量增大。不同材质素材，其放气量差异较大，如一般 ABS、ABS+PC含水量多在0.5%-0.2%之间，真空状态下ABS放气主要含水 分,CO和氢气，

17、尼龙、尼龙+纤，聚乙烯醇材料等较易吸潮，水分含量更高严 重干扰镀膜,目前处理此类问题的办法有二种：一种是预热烘烤处理，将水分 含量控制在0.1%以下；另一种方法用底涂UV封闭。但含量太高则不行，如增塑 剂含量10 %以上的增塑剂就会溢出。东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited工艺对素材的适镀性及要求八咂3. 耐热性：真空镀膜无论采用何种工艺，素材都必须面临升温 考验，蒸发源的辐射热，镀膜材料的高能粒子、气化原子、分子 等离子体等，在素材上的冷凝热和动能都将使素材（浅表层）迅 速升温，如果素材的耐热性差

18、，真空镀膜时将出现皱纹，甚至整 体收缩，过度受热还可以导致塑料分解，镀膜起泡.剥落。不同 塑料的耐热性千差万别。一般来说PVC材料的热稳定性较差，热 变形温度较低，通常最高只能在60- 70 °C下使用，一般工程塑料 可以在200 °C以下使用，电子塑胶件不是特薄，特细件一般做真 空镀膜均不会产生变形状况。新项目设计开发时素材边缘处尽量设计带R角和有弧度的面， 这样可以使喷涂的膜厚均匀测试性能稳定。东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan

19、 JANUS Precision Components Company Limited东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited不导电真空镀炉内部结构及高效率图片展示1:真空获得设备配置了先进 的空气冷凝捕集装置，产品在 镀膜过程中，从常规大气压抽 到高真空（1.0M0-2PA以上） 只需60-7. 0分钟，且不受产品 装入数量，结构的影响，在同行 业中处于领先，成本低，效率 高，极具市场竞争力。2:真空获得设备配置了先进 的石英晶体膜厚探测仪，精确 控制镀层膜厚，确保不导电性东莞劲胜精密组件月殳份肓限处

20、司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited两涂产品展示（外观光泽效 果良好颜色鲜明艳丽）3:特殊的颜色获得技术，仅用 二涂UV的实现工艺，目前同行工 艺实现（如：NOKIA、索爱的产 品NCVM表面处理）基本采用UV三 涂工艺实现（即底涂UV、镀膜、 中涂加颜色、面涂UV）。而我司 只用二涂工艺（具体见前面技术 流程图）就可实现，同时采用面 涂加颜色的颜色获得技术。制成 品品质确保达到行业标准（如， 三星的测试标准）。工艺实现过 程较同行简单、效率高.成本低、 品质保证，从而具备极强的市场 竞争力。东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司Do

21、ngGuan JANUS Precision Components Company Limited东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited网络分析仪检测设备产品检测中射频网络分析仪检测展示4:特殊的两种金属材料作为 蒸发源5锡和锢依据不同制 品的品质要求进行不同质量 配比，确保不导电性能和制 品髙金属质感。5:针对不导电性能先进的测 试方法）设备。对完成品氷 用射频网络分析仪测试（RF 射频测试）确保完成品的质 量与追溯，满足终端通讯产 品的电子性能要求，使产品 更具市场生命力，同行业基 本没有此项测试

22、方法。1:真空镀膜制程无废水，废渣、废气排放，极其环保健 康,完全杜绝了传统工业水电镀的六价珞、镰镉对环境的污 染、对劳动者身体健康的威胁。2:使塑料制品具备高质感，多颜色的金属效果，同时又杜 绝了金属制品对通讯产品的电磁屏蔽影响，具备良好的产业 发展祈景。3:通过强大的技术研发实力，使整个产品实现过程工艺简 单、品质确保、效率高、成本低，具备良好的市场竞争力。4:真空镀膜设备配置，检测设备配置处于行业领先水平。东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited工艺展示1:新工艺-PVD颜色渐变效果展示东莞劲胜精

23、密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited颜色渐变效果附简图颜色渐变效果 清新自然,金属质 感强。信赖性测试 无急定，盐雾测试、 恒温恒湿、化妆品、 紫外线、耐水煮等 测试均0K.东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited珠光效果附简图2:新工艺-PVD珠光效果展示喷涂珠光效果产品耐 化学性好，具

24、有独特的光 泽效果及金属效果，属于 不导电特性；半透明体， 反射光极强，颜色种类齐 全可随意选择。信赖性测试稳定，盐 雾测试、恒温恒湿、化妆 品、紫外线、耐水煮等测 试均0K.东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited3:新工艺-PVD拉丝效果展示东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company LimitedPVD拉丝效果附简图PVD拉丝效果清 晰，金属质感强，可 以做哑光、亮光不同 颜色的效果。信赖性测试稳定， 盐雾测试、恒温恒湿、

25、化妆品、紫外线、耐 水煮等测试均0K。东莞劲胜精密组件月殳份肓限处司DongGuan JANUS Precision Components Company Limited4:新工艺-PVD喷墨效果展示PVD喷墨效果清 晰，图像质量高，色 彩逼真；PVD喷墨效果附简图信赖性测试稳定， 盐雾测试、恒温恒湿、 化妆品、紫外线、耐 水煮等测试均0K“W有g科学技术成果鉴定荣誉证书*崗学憊术慮媒壽屣诫器一-、臂;山东兑劲胜松密纽件股份仃限公订J完成的“不导电貞字电镀（NCVM）装饰技术"项11会经过燈疋委员会充分叢定.形成以下虑见：I、捉供酸定的资料菇本齐全.符合科技成果鉴定嘤求。I、：、该项

26、！1建/了不寻电山字电镀CNCVM）系统，该系统采川了先逝的空气|?陨捕集裝 '汽、Y八英品休膜”探测仪、_1次涂m I V ：艺投术、锡钿双仝丿皿淇发测IA，;系统裝备加工艺先迸,效率心,MM好，八仃效化吓了产品外观的金属质感|艺、金屈涂以怦度二、孩项I无废水、决渣和废气卅放.利尸环保：顶I技木产阳投入实际应 川.产牛了MJJ显的经济效益和社会效益。临止委员会认为：孩项丨I技术水v处r国内领先水 叭同童通过科技成果瘵疋 建议，进步扩人生产规怏和应用倾域，満足山场需升評洽、和不丫电件陡“顶董功能治11设iJ > HV6J-料配色; 控制曹方面具有创新性东莞iIj H ”拾定石心上

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