真空镀膜知识培训.ppt

一、真空的定义： 处于真空状态下的气体稀薄程度通 常用“真空度高”和“真空度低”来表示。真 空度高表示真空度“好”的意思。真空度低 表示真空度“差”的意思。低真空（一般在 760—10托）；中真空（一般在10—10 – 3 托）；高真空（一般在10 - 3—10 -8托）； 超高真空（一般在10-8—10 -12 ）。 注:1托=133.322pa 1pa=7.5×10-3托 在真空条件下利用某种方法，在固体表面上镀一层与基体材料不同的薄层材料，也可以利用固体本身生成一层与基体不同的薄层材料。这就是真空镀膜技术。在固体表面上镀上一层薄膜，就能使该基体材料具有许多新的物理和化学性能。因此，真空镀膜技术又称表面改性技术。 ①蒸发真空镀：在真空条件下，将材料加热并蒸 发到基片上，称为真空蒸发镀。 ②溅射真空镀：利用各种材料在气相间、气相和固体基体表面间所产生的物理、化学过程而沉积薄膜的方法。它又可以分为物理气相沉积。物理气相沉积可分为利用加热膜材而产生热蒸发沉积、利用气体放电产生的正离子轰击阴极（靶材）所产生的溅射沉积、将蒸发和溅射结合起来的离子镀以及分子束外延。我们称之为溅射真空镀。 ③电子枪真空镀：在真空环境中，灯丝经加热发射热电子，受束极及阳极加速变成带状高能电子束。在偏转磁场作用下电子束旋转270°角入射到坩埚靶材上，其能量达到一万电子伏特，传递给靶材实现电能→热能转换，在电子束轰击区域内，靶材表面温度迅速升高及熔化直至蒸发。称为电子枪真空镀。通常也称之为光学镀膜。 五、真空镀膜工艺 根据真空镀膜气相金属产生和沉积 方式，塑料真空镀膜的方法主要分为热 蒸发镀膜法和磁控溅射镀膜法。 蒸发镀膜和磁控溅射镀膜工艺的示意图： 真空蒸发镀膜法就是在1.3×10-2~ 1.3×10-3pa (10-4~10-5Torr)的真空中以电阻加热镀膜材料，使 它在极短时间内蒸发，蒸发了的镀膜材料分子沉 积在基材表面上形成镀膜层。真空镀膜室是使镀膜 材料蒸发的蒸发源，还有支承基材的工作架或卷绕 装置都是真空蒸发镀膜设备的主要部分。镀膜室的 真空度、镀膜材料的蒸发速率、蒸发距离和蒸发源 的间距，以及基材表面状态和温度等都是影响镀膜 层质量的因素。 磁控溅射法 磁控溅射法又称高速低温溅射法。 目前磁控溅射法已在电学膜、光学膜和 塑料金属化等领域得到广泛应用。磁控 溅射法是在1.3×10-1pa(10-3Torr)左右的 真空中充入惰性气体，并在塑料基材(阳 极)和金属靶材(阴极)之间加上高压直流 电，由于辉光放电产生的电子激发惰性 气体，产生等离子体。等离子体将金属 靶材的原子轰出，沉积在塑料基材上。 蒸发法与磁控溅射法的比较 磁控溅射法与蒸发法相比，具有镀膜层与基材的结合力强，镀膜层致密、均匀等优点。真空蒸发镀膜法需要使金属或金属化合物蒸发气化，而加热温度又不能太高，否则气相蒸镀金属会烧坏被镀塑料基材，因此，真空蒸镀法一般仅适用于铝等熔点较低的金属源，是目前应用较为广泛的真空镀膜工艺。相反，溅射镀膜法是利用高压电场激发产生等离子体镀膜物质，适用于几乎所有高熔点金属、合金及金属化合物镀膜源物质，如铬、钼、钨、钛、银、金等。而且它是一种强制性的沉积过程，采用该法获得的镀膜层与基材附着力远高于真空蒸镀法，镀膜层具有致密、均匀等优点，加工成本也相对较高。 六、真空镀膜材料 真空镀膜材料即是通过真空镀膜技术镀到 基材上的成膜材料，以金属和金属氧化物为主。 镀膜材料的性质直接关系到真空镀膜的质量和性 能，镀膜材料不同，厚度不同，所得镀膜层性能 和色泽也不一样。如镀铝层的连续性好于银、铜 镀膜层，镀层厚度达到0.9nm即可导电，达到 30nm时，其性能就和固态铝材相同。银镀层小于 5nm时不能导电，铜镀层对基材附着力较差，且容 易被氧化。真空镀膜材料品种繁多，单金属型镀膜 材料有：铝、锡、铟、钴、镍、铜、锌、银、金、 钛、铬、钼、钨等。合金型的镀膜材料有镍-铬， 镍-铁，铁-钴，金-银-金等。金属化合物型的镀 膜材料有：SiO2 、 Ti3O5 、 SnO2 、MgF2 、 ZnS等。在众多镀膜材料中，以铝材的应用最多，这是因 为铝在真空条件下，蒸发湿度较低，易操作。铝镀膜 层对塑料的附着力强，富有金属光泽；铝镀膜层还能 够遮蔽紫外线，对气体阻隔性也很好。另外，高纯度 的铝价格比较便宜，这是其