PVD镀膜产品及制备工艺（可编辑）

PVD镀膜产品及制备工艺（可编辑） PVD镀膜产品及制备工艺 膜系介绍 工艺介绍 真空设备介绍 注意事项 装饰膜的色系 装饰膜的彩色系列 装饰膜的特性 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 通过厚度硬度耐磨耐腐蚀等测试满足客可能需先水镀底层来获得更好的附着力 户需求 符合RoHS和REACH标准 装饰膜的复合膜层 功能膜IP硬膜 功能膜 DLC类金刚石膜 功能膜防指纹膜 抛光面防指纹效果 水接触角对比 Colorful Coatings with Overlayer Film Deposition 真空镀膜特点 被镀物与塑胶不 无化学物污染 可镀多重金属 生产速度快 可对各种素产生化学反应 环保制程 材加工 属低温制程 最常见的PVD制程 蒸镀 Evaporation 蒸镀 Evaporation 原理 蒸镀 Evaporation 原理 蒸镀 Evaporation 原理 钨丝 钨舟 钼舟 溅镀 Sputter PLASMA 溅镀制程技术的特点 成长速度快 大面积且均匀度高 附著性佳可改变薄膜应力 金属或绝缘材料均可镀制 适合镀制合金材料 各种PVD法的比较 粗真空 低真空 高真空 超高真空 极高真空 欢迎有镀膜需求的朋友来电咨询 1 Evaporation Material Substrate Heater Vacuum chamber Cloud 2 Sputtering Material Substrate Plasma Material Substrate Heater Vacuum chamber Cloud Material Substrate Plasma 物质的第四态 050833 017167 1671250 蒸镀速率10-9msec 可或无 通常无 可 加热外加热 可 可 通常无 表面与层间的混合 可 可或依形状不可 通常不可以 惰性气体离子冲击 可提高1100Ev 可提高1100eV 很低0105eV 粒子能量 可 可 可 蒸镀耐热化合物 可 可 可 蒸镀合金 可 可 可 蒸镀金属 佳 优 佳 平面 良好但膜厚分布不均 良好 佳 复杂形状 蒸镀均匀性 原子离子 原子离子 原子离子 粒子 可 提高 快 可提高 膜生成速率 热能 动能 热能 粒子生成机构 离子蒸镀 溅射蒸镀 真空蒸镀 PVD蒸镀法 ?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 复合分子泵机械泵电磁隔断放气阀联接金电源 ?各种配件及计算机控制系统 属软管 A B C 旋片式机械泵工作过程图 真空系统 机械真空泵 分子泵 泵壳主 抽气组件由转子叶片和定子叶片相间排列组成 通过热轴转子叶片和定子叶片 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 热偶真空计测量低真空 利用某种手段使进入规管中的部分气体分子发生电离收集这些离子形成离子流由于被测气体分子所产生的离子流在一定压力范围内与气体的压力成正比关系通过离子流的大小反映出被测气体压强 I kIeP 由阴极阳极和离子收集极三电极组成 电离真空计测量高真空 塑胶材料表面真空镀膜具环保无污染且为附著力强的镀膜可以达到保护基材装饰抗电磁波导电或是抗反射等目的为因应3C产业对於塑胶表面真空镀膜技术的需求提升产品品质与质感将其塑胶表面金属化 一般而言镀膜在真空镀膜机内以真空度 15 x 10 -4 Torr程度 进行 1 Torr 1 公厘水银 柱高的压力大气压为 760 Torr 其镀膜 膜厚约为 01 02 微米 如果镀膜在特定厚度以下时即太薄面漆对底漆将会产生 侵蚀引起化学变化 如表面雾化等如镀膜过厚时会产生白 化的状态 关於镀膜的形成首先利用强大电流将镀膜源 钨丝 加热 然后把挂在钨丝上的铝片或铝线熔解铝材从而蒸发飞散到各方 面并附著於被镀件上熔解的铝为 铝原子以不定形或液体状态存在并附著於被镀件上经冷却结晶后从而变为铝薄 膜 因此设定钨丝为定数时由真空度至蒸发铝的飞散方向钨丝的温度钨丝到被 镀件的距离等依其镀膜条件镀膜的性能也除著改变而发生变化 一如前述镀膜在10 –4 Torr左右下进行如真空度过低时其蒸发中的铝遇到 残留的气体或者碰著钨丝被加热时产生的气体发生冲突而冷却形成的铝粒 非 常小的铝粒子集合体 会附著于被镀膜件上此时所形成的镀膜因微细铝粒中可 能仍含有残留气体而令其失去光泽也会大大降低镀膜与底油的密著性 如真空度高而且钨丝的温度亦高时蒸发铝的运动能量也因此会提高被镀膜 件表面所附著的会是纯铝 并没有残留气体 而且密度非常高镀膜性能因此而得 包括密著性等 电浆 Plasma 是一种遭受部份离子化的气体 到提升 Partially lonized Gases 藉著在两个相对应的金属电极板 Electrodes 上施以 电压假如电极板间的气体分子浓度在某一特定的区间电极板表面因离子轰击 Ion Bombardment 所产生的二次电子 Secondary Electrons 在电极板所提供的 电场下将获得足够的能量而与电极板间的气体分子因撞击而进行所谓的解离 Dissociation 离子化 Ionization 及激发 Excitation 等反应而产生离子原子 原子团 Radicals 及更多的电子以维持电浆内各粒子间的浓度平衡 原子到达 的能量 Thermal Energy , 3kT2 eg 01 eV at 500oC 02 eV at 1265oC Prolongs the service life of work pieces and enhances the degree of finish Prolongs the service life of work pieces and enhances the degree of finish 富森钛金设备 迪通恒业科技 联合出品 森科五金深圳有限公司 Tritree Metal Shenzhen Co Ltd PVD镀膜产品及制备工艺介绍 IP金1N14和2N18色 IP玫 瑰金3N4N和5N色 IP黑系列枪色钛灰色和纯黑色等 IP紫色IP蓝色IP棕色 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 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1500 HV 厚度可达10 μm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 颜色黑色 不同色调的灰色 硬度可达1000 HV 左右 厚度1μm 到15μm 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 颜色透明的 可应用于任一产品的表面 成品外 抛光面不常用 特性防止指纹强的防水油污性能 应用观适合于拉砂和喷砂面 表壳表带和手机配件等 镀膜前 镀膜后 擦拭后 初始指纹 指纹不能去除 擦拭 镀膜前 镀膜后 接触角增大 疏水效果增强 后没有任何痕迹 工艺简单效果良好 仅有零星的水珠存在 1 Spraying Substrate Material 2 Electroplating Substrate Material Anode Cathode 3 Evaporation Material Substrate Heater Vacuum chamber Cloud 4 Sputtering Material Substrate Plasma ,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 金 属元素 离子溅射阈值eV 元素升华热eV Ne Ar Kr Xe Ti 22 20 17 18 440 Cr 22 22 18 20 528 Fe 22 20 25 23 412 Cu 17 17 16 15 353 Zr 23 22 18 25 614 Ag 12 15 15 17 335 Au 20 20 20 18 390 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 入射离子的种类影响溅射产额随入射原子序数增加而周期性增加 Ne Ar Kr Xe 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001-4之间 Sputtering Yield for argon ion bombardment at 600 eV 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-V characteristics of three different methods used for sputtering ? 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 ? 磁控溅射原理 ? 磁控溅射靶材 永磁体磁控溅高 气体分子对薄膜污染高 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05Pa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 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 富森钛金设备 迪通恒业科技 联合出品 森科五金深圳有限公司 Tritree Metal Shenzhen Co Ltd