NCVM彩色非导电性镀膜工艺

1、NCVM 學習簡報NCVM-Painting目 錄 技朮背景 工作原理 工藝流程 設備保養 新機調試 R F 測試技朮背景 VM：是Vacuum Metallization 的缩写，即真空镀膜。 按照成膜机理成膜机理不同：VM分为PVD与CVD。PVD又有溅镀、 蒸镀、離子鍍之分。 按照镀膜功能镀膜功能不同：VM又有CVM与NCVM之分，即导电性 镀膜与非导电性镀膜-Non-conductive vacuum metallization TNCVM即为彩色非导电性镀膜工艺。 PVD：是Physical Vapor Deposition的缩写，即物理氣相沉積。 它是在真空條件下，利用各種物理方法

2、，將鍍料氣化成原子、 分子、離子，直接沉積到工件表面的方法。 蒸鍍蒸鍍：是在真空條件下，運用電阻加熱方式加熱蒸發物質，使之蒸發 成氣態，氣態粒子流直接射向工件，并在工件表面沉積成固態 薄膜的物理過程。技朮背景VMPVDCVDPCVDEVD蒸鍍濺鍍離子鍍技朮背景PVD優點優點 高金屬質感、艷麗飽滿的色彩效果 優異的功能性(高硬度、高耐磨性) 底材選擇多樣化：金屬、玻璃、塑膠 制程良好的穩定性及再現性 解決高光塗裝諸多外觀問題 環保技朮背景 降低物質的沸點和氣化點 減少氣體分子之間的碰撞次數 提高金屬蒸氣分子的平均自由程 減少氣體、雜質，提供清潔工作條件 減少空氣對金屬氧化等不良影響 相對濺鍍附著

3、力差、成本低、對工件形狀不敏感蒸鍍工藝特點蒸鍍工藝特點技朮背景 中漆或面漆透過稀鬆VM金屬層與底漆直接接觸附著。 真空定義： 1大氣壓下，1mol氣體(6.05*1023molecule)佔有22.4L 空間，相當於1cm3空間內有1019氣體分子，氣體對氣壁碰撞產生壓力，大小為760mm汞柱或稱760Torr。注意： 真空技術中，一密閉容器內保持真空，並不是指真正的空，也就是內部並非全無氣體。在所謂的高真空狀態下，仍有為數可觀的氣體。技朮背景技朮背景1atm(大氣壓) =760mmHg =760Torr =1.013105Pa =1013mbar =14.7psi =1.03327kg/cm

4、2 真空單位： 氣體分子密度： 表示單位體積氣體分子數目，與氣體壓力、溫度有關，一般在760Torr下，0 時，氣體分子密度為： 2.7*1019 molecule/cm3 由此推算： 0 時， 760Torr=2.7*1019 molecule/cm3 1Torr=3.55*1016 molecule/cm3 5*10-2Torr=1.78*1015 molecule/cm3 6*10-5Torr=2.13*1012 molecule/cm3技朮背景 氣體分子自由程： 一個氣體分子相鄰前后兩次碰撞所經歷的路程。 氣體分子平均自由程： 一個系統內所有氣體分子彼此碰撞所經經歷的平均距離，或者同一

5、分子在規定時間內連續碰撞所經歷的平均值。 自然環境中，氣體分子一直在高速直線運動，常溫下速度為470m/s(約為音速)。因氣體分子密度高，分子一直在彼此碰撞，人感覺不到氣體分子在運動。真空環境下，氣體分子碰撞幾率降低，自由路徑加長。技朮背景 常溫下氣體分子平均自由程： 760Torr=3.72*10-8 cm 1*10-3Torr=5 cm 2*10-4Torr=25 cm 1*10-4Torr=50 cm 5*10-5Torr=100 cm 5*10-2Torr=0.1 cm 6*10-5Torr=83cm技朮背景 蒸氣壓： 水蒸氣壓與溫度關系表： 壓力/Torr 76092.523.84.

6、50.15*10-410-24溫度/ 10050250-40-78.5-196技朮背景 氣體負荷： 真空系統的目的，是要制造一個壓力低，氣體分子數目少的空間，真空室內氣體來源如下圖示：體 積 氣 體漏 氣滲 透蒸 發油 氣回 流 不同真空度，氣體負荷來源不同： 10-1Torr以上，主要氣體負荷：原有體積氣體； 10-1Torr10-3Torr：水蒸氣(來自真空桶壁與被鍍物)； 10-4Torr10-6Torr：水蒸氣、CO、H2 因此，真空度抽到10-4Torr時，真空腔若無漏氣，主要氣體來源是真空腔壁與真空腔內零組件表面釋放出的氣體，以及被鍍物本身的釋氣。技朮背景技朮背景 真空區域劃分：

7、真空指壓強小于101,325Pa 低真空：1.013*105Pa1.33*103Pa(76010Torr) 中真空：1.33*103Pa1.33*10-1Pa(1010-3Torr) 高真空：1.33*10-1Pa1.33*10-6Pa(10-310-8Torr) 超高真空：1.33*10-6Pa1.33*10-12Pa (10-810-14Torr)技朮背景低真空：低真空：氣體分子數多，以熱運動為主，分子間碰 撞頻繁，平均自由程短；中真空：中真空：產生氣體導電現象，氣體流動由黏稠狀轉 換為分子狀，液體沸點降低引起劇烈蒸發， 分子間碰撞減少，平均自由程增加；高真空：高真空：分子按直線飛行，分子

8、間碰撞大為減少， 氣體熱傳導與內摩擦已變得與壓強無關；超高真空：超高真空：分子間極少碰撞，可歸為高真空范圍。 DYC設備鍍膜原理： 1.將真空腔內空氣排出，一般真空度要求須達到2*10-4Torr以上，此真空度氣體的平均自由程25cm； 2.利用鎢絲把靶材(如Sn)加熱至氣化溫度； 3.氣化的Sn分子以相當於音速撞擊到被鍍物而附著， 若真空度太差，平均自由程不夠，則Sn原子氣化後有可能會碰撞到其它殘留氣體，而無法往被鍍物撞擊，會導致膜厚不足。技朮背景技朮背景 電阻加熱方式： 用絲狀或片狀的高熔點金屬做成蒸發源，將蒸發物質 放在其中，接通電源利用電阻加熱蒸發物質使其蒸發的方 法。 蒸發源的選用：

9、 高熔點、低蒸氣壓，在蒸發溫度下不會與蒸發物質發 生化學反應或互溶但與蒸發物質潤濕效果好，且具用一定 的機械強度。同時，根據蒸發要求和蒸發源的特性，蒸發 源應保持一定的形狀。 常用材料有：鎢(現用)、鉬、鉭、石墨、氮化硼 常用形狀有：多股螺旋形(現用)、U形、正弦波形、 圓錐管形、薄板形、舟形元素熔點/蒸發溫度/蒸發源絲片坩堝Ag9611030TaMoWMoCAl6591220WBNTiC/CYiB2-BNAu10631400WMoMoCCr19001400WCCu10841260MoTaNbWMoCAl2O3Fe15361480WBeOAl2O3Mg650440WTaNiFeFeCAl2O3

10、Ni14501530WAl2O3BeOTi17001750WTaCThO2Pd15501460W(鍍Al2O3)Al2O3Zn420345WTaMoAl2O3FeCMoPt17702100WThO2ZrO2Te450275WTaMoMoTaCAl2O3Rh19662040WThO2ZrOY14771649WAl2O3BN金屬Sb630530鉻鎳合金TaNi-Zr18502400W-Se217240MoFe鉻鎳合金金屬Al2O3Si14101350-BeZrO2ThO2CSn2321250鉻鎳合金MoTaAl2O3C常用蒸發單質:技朮背景技朮背景化合物熔點/蒸發溫度/蒸發源材料蒸發物Al2O32

11、0301800WMoAlOAlOOO2(AlO)2Bi2O38171840Pt-CeO1956-WCeOCeO2MoO3795610MoPt(MoO3)3(MoO3)4.5NiO20901586Al2O3NiO2NiOOSiO-1025TaMoSiOSiO217301250Al2O3TaMoSiOO2TiO21840-TiOTiTiO2O2WO314731140PtW(WO3)3WO3ZnS18301000MoTa-MgF212631130PtMoMgF2(MgF2)2(MgF2)3AgCl455690MoAgCl(AgCl)3常用蒸發化合物: Sn：第五周期,A族 熔點：231.89 沸點：

12、2260 密度：白Sn:7.28g/cm3 灰Sn:5.75g/cm3 脆Sn:6.54g/cm3 特性：延展性好，空氣中表面 生成SnO2而穩定，緩慢 溶於稀酸，能溶於強鹼技朮背景 In：第五周期,A族 熔點：156.61 沸點：2080 密度：7.30g/cm3 特性：稀散元素之一，有延展 性，空氣中很穩定，易 溶於酸、鹼，不能分解 水50Sn5s25p2118.749In5s25p1114.8工作原理抽 氣 管 路真空桶身真空桶門外 部 冷 凍 管油 擋 板 (含 冷 凍 盤 )百 葉 窗銅 電 極預 留 孔銅 電 極預 留 孔冷 卻 水管 路預 留 孔DYC蒸鍍設備示意蒸鍍設備示意技朮

13、背景名稱名稱意義意義控制屏閥門黑色閥門打開控制屏閥門白色閥門關閉LV桶身泄氣閥HV高真空閥(細抽閥)RV粗抽閥FV前置閥RP油回轉泵MP真空加強泵(魯式泵)DP油擴散泵POLYCOLD超低溫冷凍機CH1低真空探頭，量測泵浦管路真空度，范圍：7503.75*10-4 TorrCH2全領域真空探頭，量測桶身真空度，范圍：7503.8*10-9 TorrSP1使用CH2，粗抽轉細抽設定點，ON: 5*10-2 Torr, OFF: 8*10-2 TorrSP2使用CH2，MP全速啟動設定點， ON: 10 Torr, OFF: 15TorrSP3使用CH2，蒸鍍設定點， ON: 1*10-4 Tor

14、r, OFF: 8*10-4 TorrDYC-1318BSD設備示意設備示意1#1#真空門示意圖2#2#真空門示意圖工作原理真空桶示意真空桶示意掛具電極桿3#4#6#16#20#25#30#35#37#38#電極棒11#電極桿掛具3#4#6#16#20#25#30#35#37#38#11#電極棒 適量的擴散油在擴散泵底部加熱器加熱后成為油蒸氣，當油蒸氣充滿噴射筒后從細縫噴射而出，噴射出的高速油蒸氣分子向下撞擊空氣分子使之集中于擴散泵下半部並從下部的擴散出口管路被機械泵抽走。撞擊后的油蒸氣接觸泵壁后冷凝并流入底部的加熱器。循環此過程，可以達到持續不斷的排氣效果。油擴散泵工作原理油擴散泵工作原理工

15、作原理水 冷 油 擋 板冷 卻 水 入 水( 2028 )氣 體 分 子油 蒸 氣噴 射 筒冷 卻 水 出 水( 3545 )加 熱 器擴 散 泵 浦 油桶 壁 溫 度( 2030 )桶 壁 溫 度( 4050 )冷 卻 水 入 水冷 卻 水 入 水氣 體 分 子1*10- 51*10- 4101001*10- 35*10- 2最 高 進 氣 壓 力 8*10- 2 接 機 械 泵 浦最 高 壓 力 1*10- 1 在泵腔內有兩個”8“字形的轉子相互垂直地安裝在一對平行軸上，由傳動比為1的一對齒輪帶動做彼此反向的同步旋轉運動。在轉子之間、轉子和泵殼內壁之間，保持有一定的間隙(0.20.3mm)

16、，以保証轉子高速運行。一般對工作氣體中的灰塵和水蒸氣不敏感。終極真空度達5*10-3Torr。魯式泵工作原理魯式泵工作原理工作原理氣體進入 是一種變容式壓縮機，抽真空能力一般從760Torr1*10-2Torr泵腔內有轉子，通過轉子來壓縮空氣。通常需要使用油冷(冷卻介質是空氣和水)，同時達到密封的作用。油回轉泵工作原理油回轉泵工作原理工作原理油位視鏡油流電磁閥油流視鏡泄油閥氣鎮閥門氣體進入氣體排除閥 當真空度抽到10-1Torr時，真空桶內大部份都是水 蒸氣，由水蒸氣壓與溫度關系知若桶內有一溫度很低的表面足以凝固水蒸氣分子，則可提高真空度。Polycold實質是一台“高性能的冷水機”，也有冷凝

17、器和蒸發器，利用高性能的冷凝劑可以達到-120，以使真空桶中的水蒸氣快速高效冷凝成液態，并由收集器收集。 真空度與最低冷凍表面溫度對照表：POLYCOLD工作原理工作原理工作原理真空度/Torr7601*10-32*10-41*10-41*10-51*10-6最低冷凍表面溫度/ 0-90-98-102-112-122工作原理本體內部冷卻水壓縮機除霜出口管手動隔離閥冷卻出口管手動隔離閥冷媒回流管手動隔離閥除霜電磁閥冷卻電磁閥安全釋壓閥手動隔離閥(抽真空，填充冷媒用)冷凍盤真空腔POLYCOLD工作原理工作原理TC1：壓縮機溫度TC2：冷卻水溫度TC3：進DP溫度TC4：出DP溫度TC7：出Pol

18、ycold溫度TC8：進Polycold溫度正常情況下：TC3應TC7 TC4應90%。3.殘留的靶材： a.鎢絲間隙如有殘留時須檢查：鎢絲有無變形、固定鎢絲的螺絲有無鬆動、外部電壓有無變化、電極參數有無變化。 b.滴落爐底的靶材殘留及時清理。4.爐體清潔：清潔真空膠圈、及時清理殘留物、每班開機後生產前必須空鍍一爐。5.設備運轉：保証日、周、月、季、年保養正常進行及確認保養效果。新機調試鍍膜穩定性調試鍍膜穩定性調試新產品靶材用量選擇時應注意：Ar會引起真空倉氣流紊亂，盡量少用通過DOE試驗尋找靶材用量的示意圖如下：高溫高濕測試失效區間RF測試失效區間OK區間氬氣通入量/sccm靶材重量/ g3

19、.02.52.01.51.00.6255075100125150靶材重量OK區域該區域高溫高濕測試NG該區域RF測試NG新機調試新產品靶材用量調試新產品靶材用量調試靶材重量低高RF測試a.與客戶確認測試區域，此區域一般在天線附近；b.開發測試定位治具：治具確保產品波形位置固定，便於與素材波形對比；c.對治具進行穩定性驗証(使用同一素材多次測試以驗証治具穩定性)；d.制作不同RF限度樣品，含OK,NG以及臨界狀態的樣品約3050pcs給客戶確認；e.依客戶確認的樣品進行測試人員GR&R培訓，一致性須90%。開發流程開發流程目前測試方法有用於隨線測試的Stud Scanner(導電測試)以及產品終檢的Agilent ENA(網絡分析儀測試)。以Moto為例，其GSM測試頻段為8001600MHZRF測試開發流程開發流程50-5dBMHZ050-50321產品RF曲線(圖中虛線)隻要不碰撞上下兩實線則RF測試OK。a1b2a2b1outS11S21S12S