镀膜设备原理及工艺

镀膜设备原理及工艺
镀膜设备原理及工艺

镀膜设备原理及工艺

一.镀膜设备原理

1.磁控溅射:

磁控溅射系统在阴极靶材的背后放置100~1000Gauss强力磁铁,真空室充入011~10Pa压力的惰性气体(Ar),作为气体放电的载体。在高压作用下Ar原子电离成为Ar+离子和电子,,电子在加速飞向基片的过程中,受到垂直于电场的磁场影响,使电子产生偏转,被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内,电子以摆线的方式沿着靶表面前进,在运动过程中不断与Ar原子发生碰撞,电离出大量的Ar+离子,经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低,摆脱磁力线的束缚,最终落在基片、真空室内壁及靶源阳极上。而Ar+离子在高压电场加速作用下,与靶材的撞击并释放出能量,导致靶材表面的原子吸收Ar+离子的动能而脱离原晶格束缚,呈中性的靶原子逸出靶材的表面飞向基片,并在基片上沉积形成薄膜。

简单说:真空溅镀室先由高真空泵抽至一定压力之后,通过恒压仪器或质量流量计向溅镀室内充入惰性气体(如氩气)至一恒定压力(如2×10-1Pa 或

5×10-1Pa)后,在磁控阴极靶上施加一定功率的直流电源或中频电源,在正负电极高压的作用下,阴极靶前方与阳极之间的气体原子被大量电离,产生辉光放电,电离的过程使氩原子电离为Ar+离子和可以独立运动的电子,在高压电场的作用下,电子飞向阳极,而带正电荷的Ar+离子则高速飞向作为阴极的靶材,并在与靶材的撞击过程中释放出其能量,获得相当高能量的靶材原子脱离其靶材的束缚而飞向基体,于是靶材粒子沉积在靶对面的基体上形成薄膜。

溅射产额Y随入射离子能量E变化的简单示意图,简称溅射曲线。从该图可以看出溅射产额随入射离子能量的变化有如下特征:存在一个溅射阈值,阈值能量一般为20~100 eV。当入射离子的能量小于这个阈值时,没有原子被溅射出来。通常当入射离子的能量为1~10 keV时,溅射产额可以达到一个最大值。当入射离子的能量超过10 keV 时,溅射产额开始随入射离子的能量增加而下降。

Y

3

2

1

10 102103 104105106

入射离子的能量E(eV)

图 6.1 溅射产额随入射离子能量变化的示意图。

2.主要溅射方式:

反应溅射是在溅射的惰性气体气氛中,通入一定比例的反应气体,通常用作反应气体的主要是氧气和氮气。

直流溅射(DC Magnetron Sputtering)、射频溅射(RF Magnetron Sputtering)、脉冲溅射(PulsedMagnetro n Sp uttering)和中频溅射(Medium Fre2quency Magnetro n Sp uttering)

直流溅射方法用于被溅射材料为导电材料的溅射和反应溅射镀膜中,其工艺设备简单,有较高的溅射速率。

中频交流磁控溅射在单个阴极靶系统中,与脉冲磁控溅射有同样的释放电荷、防止打弧作用。中频交流溅射技术还应用于孪生靶(Twin2Mag)溅射系统中,中频交流孪生靶溅射是将中频交流电源的两个输出端,分别接到闭合磁场非平衡溅射双靶的各自阴极上,因而在双靶上分别获得相位相反的交流电压,一对磁控溅射靶则交替成为阴极和阳极。孪生靶溅射技术大大提高磁控溅射运行的稳定性,可避免被毒化的靶面产生电荷积累,引起靶面电弧打火以及阳极消失的问题,溅射速率高,为化合物薄膜的工业化大规模生产奠定基础。

连续式的磁控溅射生产线总体上可以分为三个部分: 前处理, 溅射镀膜, 后处理。

2. 1 前处理(清洗工序)

要获得结合牢固、致密、无针孔缺陷的膜层, 必须使膜层沉积在清洁、具有一定温度甚至是激活的基片上。为此前处理的过程包括机械清洗(打磨、毛刷水洗、去离子水冲洗、冷热风刀吹净)、烘烤、辉光等离子体轰击等。机械清洗的目的是去除基片表面的灰尘和可能残留的油渍等异物, 并且不含活性离子, 必要时还可采用超声清洗。烘烤的目的是彻底清除基片表面残余的水份, 并使基片加热到一定的温度, 很多材质在较高的基片温度下可以增强结合力和膜层的致密性。基片的烘烤可以在真空室外进行, 也可以在真空室内继续进行, 以获得更好的效果。但在真空室内作为提供热源的电源应有较低的电压, 否则易于引起放电。辉光等离子体轰击清洗可以进一步除去基片表面残留的不利于膜层沉积的成份, 同时可以提高基片表面原子的活性, 更有利于基片与沉积的材质原子产生牢固的结合。使用中频电源会取得比直流放电更明显的效果。

2. 2 溅射镀膜

这部分应是生产线的主体, 而且是处在真空状态下的一个系统, 是由不锈钢或碳钢做成的一个个独立的室体连接组成。它的两端为了反复地使清洗过的玻璃基片进入和让镀制好的基片输出, 而处在一个特殊的状态, 称为真空锁室。每个锁室的两端都有阀门并配置抽气能力强大的真空机组, 可以容易地完成真空和大气的转换。与真空锁室相连的真空室体称之为过渡室。它的作用是停留由锁室输入的待镀基片, 或让沉积好的基片停留于此, 等待输出锁室, 起到调配基片运行的作用。过渡室亦应配置真空机组, 并要保持较高的真空度。输入端的过渡室内可以设置辉光放电等离子清洗装置。但应考虑与基片运行方向相邻的室体的隔离, 这种隔离主要是相邻的室体维持不同的压力。辉光放电的压力一般较高, 而溅射镀膜的工作压力往往在更低的量级。在前后过渡室之间的部分称为镀膜室或溅射室。每个镀膜室是一个独立的沉积区域。所谓独立是指该镀膜室内的工作压力以及工作氛围不受其它室体的影响。每个溅射室设有一付或两付靶位。每付靶位上可以安装一付磁控溅射靶, 或称为阴极。溅射室的数量亦或溅射靶的数量, 包括选用的靶材, 取决于生产线开发膜系的能力和产量。磁控溅射靶的功率密度一般13W/ cm2, 比直流溅射要高得多。但实际的电源往往很难保证靶的功率。没

有大的功率就没有高沉积速率,而高沉积速率是现代镀膜所推崇的。电源的并联是增强功率的一个途径。平面磁控靶的结构分为直冷式和间冷式两类。直冷式适合于气密性好的靶材。由于冷却效果好, 功率更大一些。间冷式的适合于气密性较差的靶材, 功率要小一些。靶内磁体目前更多采用的是钕铁硼永磁体, 只要保证磁场的均匀, 再在工作气体的布气装置上采用合理的方式, 在整个靶面的区

域内, 实践证明均能获得均匀的溅射刻蚀。这是膜层横向均匀性的重要保证。考虑到靶的两端所产生的边缘效应, 为使基片的两端也获得与中间部分相同的膜厚, 靶的两端要伸出基片边缘足够的长度。高真空的背景是溅射沉积的必要条件, 所以溅射室对称设置有高真空机组。目前采用的大多是扩散泵机组。进口设备中, 配置涡轮分子泵的, 但维修麻烦, 更换轴承需由厂家进行;配置扩散泵的还加有液氮冷阱, 这样有更好的挡油效果, 但维持费用高。这种泵用于进片室可以免油蒸汽对基片的污染, 并可防止活性气体周期性的混入镀膜室内。在溅射镀膜中尽量抑制油蒸汽的污染的必要性应是无可争议的。为了保证每个溅射室能在独立的气氛下工作, 相邻的溅射室之间应采取气氛隔离措施。这可通过狭缝装置来达到隔离的目的。所谓狭缝是用两块横贯室体的钢板水平围成的长200~ 300mm , 高10~ 12mm 的空间, 这是一种流导模型, 在分子态下具有很小的传输几率。狭缝所处位置的室体横截面, 除了缝外完全隔断。这样两道狭缝相距40~ 50 cm 设置便可形成一种物理上的隔离。两狭缝围成空间的两端配置有高真空机组, 可使隔离效果更佳, 控制在1% 以内。这种结构的优越之处在于隔离气氛和传输玻璃可同时兼顾。如若不能实现有效的隔离, 当相邻的沉积区域气氛不同时,则相互的影响将严重的破坏膜层的均匀性, 甚至结构,这是不能允许的。

2. 3 后处理

镀制好的基片从真空室内输送到大气中后, 一般还要经过清洗及检测。清洗的要求没有前处理那么严格。目的是使膜层的缺陷更容易暴露出来, 以便在后续的检测中被发现。最简单的检测就是目测, 为便于观察, 基片的底部分布有光源, 可以发现针孔的存在和数量, 有无放电的痕迹。出线端的透过率检测仪可以指出膜层最终的透过率。也可以在基片范围内布置多道探头, 采集数据由计算机处理来评估膜层的纵向和横向的均匀性及有无异常。对于特殊用途的光学薄膜出线后即进入净化室, 覆上一层保护用的带胶薄膜后存放。

二 .工艺流程:

2.1 SITO结构涂OC保护层:(黄光区)

2.2 SITO结构涂SiO2保护层:

檢查

2.3溅镀区工艺流程:

2.4 膜厚工艺要求:

Nb2O5厚度: (150 -- 250)?(单面)

SiO2 :(150 -- 500)?(双面同时镀,厚度相同)

ITO厚度: 250--850?(厚度700到800?时,阻值 25 Ω/sq;厚度 250到350?时,75 Ω/sq)(双面同时镀,厚度相同)

Mo/Al/Mo :一般用 (500-750)/(2000-3000)/(500-750)?,阻值 <0.4 Ω/sq (双面分次镀,厚度相当)

2.5 镀膜设备结构:

ITO:上下片传送机构、准备室(进口缓冲室)、传送室、镀膜室、隔离室

MO-AKL-MO:

2.6 贴合工艺流程:

K ACF 貼附– bonding 後讓 FPC & TP 導通

FPC bonding –讓 touch sensor 與 IC 驅動功能連結

Flexible Printed Circuit ,FPC : 又稱軟性線路板、撓性線路板,簡稱軟板或 FPC, 上頭有蝕刻線路 , 可將 IC,

電容 ,電阻等焊接在 FPC 上成為驅動元件組 , 與 touch sensor 連接後 ,經由接受控制板輸入之驅動電壓 , 透過IC 的作動而進行 touch sensor 上訊號的傳送 .

OCA 貼附

Panel 拉線出

pin

FPC

bonding

異方性導電膠膜(ACF :Anisotropic Conductive Film )兼具單向導電及膠合固定的功能

連接系統板

FPCa

bonding

IC

電容 & 電

FPCa

OCA 為Optical Clear Adhesive 之縮寫。基本上就是一種高透光之雙面膠,膠體上下兩保護膜稱為離型層(Release Liner)。

使用時,必須先撕下輕離型層後貼上一物體,再撕下重離型層貼另一物體。 離型的輕重(或稱離型力,Release Force),為撕除離型層所需力量(單位長度下)。OCA 兩面之中,離型力較大者為重離型。

Cover Lens 貼合

+

OCA

Cover lens Cover lens : 即為機殼上蓋 , 材質通常為 glass 或是壓克力 .

磁控溅射镀膜原理及工艺 摘要:真空镀膜技术作为一种产生特定膜层的技术,在现实生产生活中有着广泛的应用。真空镀膜技术有三种形式,即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。这里主要讲一下由溅射镀 膜技术发展来的磁控溅射镀膜的原理及相应工艺的研究。 关键词:溅射;溅射变量;工作气压;沉积率。 绪论 溅射现象于1870年开始用于镀膜技术,1930年以后由于提高了沉积速率而逐渐用于工业生产。常用二极溅射设备如右图。 通常将欲沉积的材料制成板材-靶,固定在阴 极上。基片置于正对靶面的阳极上,距靶一定距 离。系统抽至高真空后充入(10~1)帕的气体(通 常为氩气),在阴极和阳极间加几千伏电压,两极 间即产生辉光放电。放电产生的正离子在电场作 用下飞向阴极,与靶表面原子碰撞,受碰撞从靶 面逸出的靶原子称为溅射原子,其能量在1至几十 电子伏范围内。溅射原子在基片表面沉积成膜。 其中磁控溅射可以被认为是镀膜技术中最突出的 成就之一。它以溅射率高、基片温升低、膜-基结 合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点, 成为镀膜工业应用领域(特别是建筑镀膜玻璃、透 明导电膜玻璃、柔性基材卷绕镀等对大面积的均 匀性有特别苛刻要求的连续镀膜场合)的首选方 案。 1磁控溅射原理 溅射属于PDV(物理气相沉积)三种基本方法:真空蒸发、溅射、离子镀(空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀)中的一种。 磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下,在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞,使其电离产生出Ar正离子和新的电子;新电子飞向基片,Ar正离子在电场作用下加速飞向阴极靶,并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射。在溅射粒子中,中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜,而产生的二次电子会受到电场和磁场作用,产生E(电场)×B(磁场)所指的方向漂移,简称E×B漂移,其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场,则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动,它们的运动路径不仅很长,而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区

实验一真空蒸发和离子溅射镀膜 随着材料科学的发展,近年来薄膜材料作为其中的一个重要分支从过去体材料一统天下的局面中脱赢而出。如过去需要众多材料组合才能实现的功能,现在仅需数几个器件或一块 集成电路板就能完成,薄膜技术正是实现器件和系统微型化的最有效的技术手段。薄膜技术 还可以将各种不同的材料灵活的复合在一起,构成具有优异特性的复杂材料体系,发挥每种 材料各自的优势,避免单一材料的局限性。薄膜的应用范围越来越宽,按其用途可分为光学薄膜、微电子学薄膜、光电子学薄膜、集成光学薄膜、信息存储薄膜、防护功能薄膜等。目前,薄膜材料在科学技术和社会经济各个领域发挥着越来越重要的作用。因此薄膜材料的制 备和研究就显得非常重要。 薄膜的制备方法可分为物理法、化学法和物理化学综合法三大类。物理法主要指物理气 相沉积技术(Physical Vapor Deposition, 简称PVD),即在真空条件下,采用各种物理方法 将固态的镀膜材料转化为原子、分子或离子态的气相物质后再沉积于基体表面,从而形成固 体薄膜的一类薄膜制备方法。物理气相沉积过程可概括为三个阶段: 1.从源材料中发射出粒 子;2.粒子输运到基片;3.粒子在基片上凝结、成核、长大、成膜。由于粒子发射可以采用不同的方式,因而物理气相沉积技术呈现出各种不同形式,主要有真空蒸发镀膜、溅射镀膜 和离子镀膜三种主要形式。在这三种PVD基本镀膜方法中,气相原子、分子和离子所产生的方式和具有的能量各不相同,由此衍生出种类繁多的薄膜制备技术。本实验主要介绍了真空 蒸发和离子溅射两种镀膜技术。在薄膜生长过程中,膜的质量与真空度、基片温度、基片清 洁度、蒸发器的清洁度、蒸发材料的纯度、蒸发速度等有关。在溅射薄膜的生长过程中,气体流量(压力)也会对形成的薄膜的性质产生影响。通过改变镀膜条件,即可得到性质炯异的薄膜材料。 对制备的薄膜材料,可通过 X射线衍射、电子显微镜(扫描电镜、透射电镜等)、扫描探针(扫描隧道显微镜、原子力显微镜等)以及光电子能谱、红外光谱等技术来进行分析和 表征,还可通过其它现代分析技术测试薄膜的各种相应特性等。 【实验目的】 1?掌握溅射的基本概念,学习直流辉光放电的产生过程和原理; 2?掌握几种主要溅射镀膜法基本原理及其特点,掌握真空镀膜原理; 3.掌握真空镀膜和溅射镀膜的基本方法; 4?熟悉金属和玻璃片的一般清洗技术,学习薄膜厚度的测量方法; 5.了解真空度、基片温度、基片清洁度、蒸发器的清洁度、蒸发材料的纯度、蒸发速度等 因素,在薄膜生长过程中对形成薄膜性质的影响。 【实验原理】 一真空蒸发镀膜原理 任何物质在一定温度下,总有一些分子从凝聚态(固态,液态)变成为气态离开物质表 面,但固体在常温常压下,这种蒸发量是极微小的。如果将固体材料置于真空中加热至此材料蒸发温度时,在气化热作用下材料的分子或原子具有足够的热震动能量去克服固体表面原子间的吸引力,并以一定速度逸出变成气态分子或原子向四周迅速蒸发散射。当真空度高,分子平均自由程—远大于蒸发器到被镀物的距离d时(一般要求2~ 3 d ),材料的蒸气分子在散射途中才能无阻当地直线达到被镀物和真空室表面。在化学吸附(化学键力引起 的吸附)和物理吸附(靠分子间范德瓦尔斯力产生的吸附)作用下,蒸气分子就吸附在基片

真空镀膜实验指导 真空镀膜常用的方法有蒸发镀膜、射频溅射镀膜和离子镀膜等。本实验通过介绍蒸发镀膜原理,掌握蒸发镀膜的操作方法。真空镀膜技术在电真空、无线电、光学、固体物理、原子能和空间技术中有广泛的应用。 1真空镀膜原理: 1.1蒸发镀膜机理 蒸发镀膜是真空镀膜的一种,它是在高真空条件下将物质加热到沸腾状态,沸腾出来的原子或分子溅落在固体材料表面,形成一层或多层膜的方法。凡是在沸腾温度下不分解或不变性的物质都可以用此法蒸镀成膜。 蒸发原子的成膜过程比较复杂,这里只能粗略描述如下:溅落原子首先被固体表面吸附,当表面温度低于某一临界温度时,原子开始“核化”——部分原子凝聚成团,出现若干“岛”,然后这些“岛”逐渐吸收周围的原子而长大,众多的“岛”相互连接成一片而成一块连续的膜。蒸发镀膜的条件主要有两个,分别介绍如下: 1.2高真空 我们希望蒸发出来的原子或分子不要受空气分子的阻挡而直接溅落到固体的表面,这样,蒸发镀膜的速度高,成膜质量也好。相反,如果真空度低,有大量的空气分子存在,一方面,蒸发出来的原子或分子与空气分子碰撞,阻碍了膜材分子的扩散,降低了蒸镀的速度,影响了膜的均匀性,另一方面,空气的导热使得膜材的温度不能很快地升高,必然要加大加热功率;更有甚者,空气的存在可能使膜材的某些成分氧化,引起成分变性;在连接着抽气机的情况下,若不能很快完成镀膜,膜料将被抽走。因此,蒸发镀膜需要在高真空条件下进行。当然,真空度也不需要绝对地高。事实上,只要分子的平均自由程大于膜材到基底的距离即可。如果膜材到基底的距离为10 --20cm,根据自由程公式 (d是分子的直径,n是分子数密度) 不难估计真空度在Pa以上就可以满足要求。 1.3材料洁净 材料的洁净包括膜料的洁净和基底材料的洁净。这一要求似乎是不言而喻的。如果材料中混有颗粒状或纤维状的杂质,将直接影响膜的均匀性和牢固度;如果混有可融的化学成分,将影响膜的物理性质,如亮度、表面张力、电导率等等。所以,膜材和基底的清洗工作必须认真对待。 2真空技术

溅射技术及其发展的历程 1842年格洛夫(Grove)在实验室中发现了阴极溅射现象。他在研究电子管阴极腐蚀问题时,发现阴极材料迁移到真空管壁上来了。但是,真正应用于研究的溅射设备到1877年才初露端倪。迄后70年中,由于实验条件的限制,对溅射机理的认同长期处于模糊不请状态,所以,在1950年之前有关溅射薄膜特性的技术资料,多数是不可*的。19世纪中期,只是在化学活性极强的材料、贵金属材料、介质材料和难熔金属材料的薄膜制备工艺中,采用溅射技术。1970年后出现了磁控溅射技术,1975年前后商品化的磁控溅射设备供应于世,大大地扩展了溅射技术应用的领域。到了80年代,溅射技术才从实验室应用技术真正地进入工业化大量生产的应用领域。最近15年来,进一步发展了一系列新的溅射技术,几乎到了目不暇接的程度。在21世纪来临的时刻,回顾一下溅射技术发展的历程,寻找其中某些规律性的思路,看来是有一定意义的。 1.最初溅射技术改革的原动力主要是围绕着提高辉光等离子体的离化率,增强离化的措施包括: [1]热电子发射增强—由原始的二极溅射演变出三极溅射。三极溅射应用的实际效果对离化率增强的幅度并不大,但是对溅射过程中,特别是在反应溅射过程中,工艺的可控性有明显地改善。 [2]电子束或电子弧柱增强—演变出四极溅射。Balzers一直抓住这条线,形成有其特色的产品系列,最近几年推出在中心设置一个强流热电子弧柱,配合上下两个调制线圈,再加上8对孪生靶,组合成新型纳米涂层工具镀膜机。是一个典型实例。 [3]磁控管模式的增强溅射—磁控溅射。利用磁控管的原理,将等离子体中原来分散的电子约束在特定的轨道内运转,局部强化电离,导致靶材表面局部强化的溅射效果。号称为“高速、低温”溅射技术。磁控溅射得到广泛应用的原因,除了效果明显之外,结构不复杂是一个重要的因数,大面积的溅射镀膜工艺得到推广。应该看到,靶面溅射不均匀导致靶材利用率低是其固有的缺点。 [4]最近有人推出离子束增强溅射模式。采用宽束强流离子源,配合磁场调制,与普通的二极溅射结合组成一种新的溅射模式。他不同于使用窄束高能离子束进行的离子束溅射(这种离子束溅射的溅射速率低),采用宽束强流离子源,配合磁场调制后,既有离子束溅射的效果,更重要的是具有直接向等离子体区域供应离子的增强溅射效果。同时还可以具有离子束辅助镀膜的效果。 2.1985年之后,溅射模式的变革增加了新的目标,除了继续追求高速率之外,追求反应溅射稳定运行的目标、追求离子辅助镀膜—获得高质量膜层的目标、等等综合优越性的追求目标日益增强。例如: [1]捷克人J.Musil在研究低压强溅射的工作中,在磁控溅射的基础上,重复使用各种原来在二极溅射增强溅射中使用过的手段。从“低压强溅射”一直发展到“自溅射”效应。其中大部分工作仍然处于实验室阶段。 [2]针对立体工件获得均匀涂层和色泽,Leybold推出对靶溅射运行模式。在随后不断改进的努力下,对靶溅射工艺仍然具有涂层质量优异的美名。 [3]针对膜层组分可随意调节的目标,推出非对称溅射的运行模式。我国清华大学范毓殿教授采用调节溅射靶磁场强度的方法,进行了类似的工作。 [4]推出非平衡溅射的运行模式最基本的目的是为了改善膜层质量,呈现离子辅助溅射的效果。后来,一些研究工作扩展磁场增强的布局,磁场在真空室内无处不在,看来效果并不理想,“非平衡”的热潮才逐渐降温。 [5]1996年Leybold 推出多年研发的成果:中频交流磁控溅射(孪生靶溅射)技术,消除了阳极”消失”效应和阴极“中毒”问题,大大提高了磁控溅射运行的稳定性,为化合物薄膜的工业化大规模生产奠定了基础。最近在中频电源上又提出短脉冲组合的中频双向供电模式,运行稳定性进一步提高。 [6]最近英国Plasma Quest Limited(PQL)公司推出S400型专利产品,名为“高密度等离子体发送系统”(High Plasma Launch System),属于上面提到的离子束增强二极溅射模式。其特点是:高成膜速率、

真空镀膜设备项目规划方案 规划设计/投资分析/产业运营

摘要说明— 真空镀膜是指在真空环境下,将某种金属或金属化合物以气相的形式沉积到材料表面(通常是非金属材料),属于物理气相沉积工艺(PVD)。因为镀层常为金属薄膜,故也称真空金属化。广义的真空镀膜还包括在金属或非金属材料表面真空蒸镀聚合物等非金属功能性薄膜。 该真空镀膜设备项目计划总投资12622.67万元,其中:固定资产投资10101.82万元,占项目总投资的80.03%;流动资金2520.85万元,占项目总投资的19.97%。 达产年营业收入20048.00万元,总成本费用15985.14万元,税金及附加203.63万元,利润总额4062.86万元,利税总额4826.88万元,税后净利润3047.14万元,达产年纳税总额1779.74万元;达产年投资利润率32.19%,投资利税率38.24%,投资回报率24.14%,全部投资回收期5.64年,提供就业职位294个。 报告内容:项目总论、建设背景、产业分析、产品规划方案、项目选址、土建工程、工艺先进性、环境影响分析、生产安全、风险性分析、节能评估、项目进度方案、投资估算与资金筹措、项目经营效益分析、项目评价等。 规划设计/投资分析/产业运营

真空镀膜设备项目规划方案目录 第一章项目总论 第二章建设背景 第三章产品规划方案 第四章项目选址 第五章土建工程 第六章工艺先进性 第七章环境影响分析 第八章生产安全 第九章风险性分析 第十章节能评估 第十一章项目进度方案 第十二章投资估算与资金筹措第十三章项目经营效益分析 第十四章招标方案 第十五章项目评价

真空镀膜技术 磁控溅射膜即物理气相沉积(PVD) 金属镀膜不一定用磁控溅射,可以根据成本&工艺需求选择合理的沉积方法,具体有: 物理气相沉积(PVD)技术 第一节概述 物理气相沉积技术早在20世纪初已有些应用,但在最近30年迅速发展,成为一门极具广阔应用前景的新技术。,并向着环保型、清洁型趋势发展。20世纪90年代初至今,在钟表行业,尤其是高档手表金属外观件的表面处理方面达到越来越为广泛的应用。 物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)技术表示在真空条件下,采用物理方法,将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子,并通过低压气体(或等离子体)过程,在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。物理气相沉积的主要方法有,真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜,及分子束外延等。发展到目前,物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。 真空蒸镀基本原理是在真空条件下,使金属、金属合金或化合物蒸发,然后沉积在基体表面上,蒸发的方法常用电阻加热,高频感应加热,电子柬、激光束、离子束高能轰击镀料,使蒸发成气相,然后沉积在基体表面,历史上,真空蒸镀是PVD法中使用最早的技术。 溅射镀膜基本原理是充氩(Ar)气的真空条件下,使氩气进行辉光放电,这时氩(Ar)原子电离成氩离子(Ar+),氩离子在电场力的作用下,加速轰击以镀料制作的阴极靶材,靶材会被溅射出来而沉积到工件表面。如果采用直流辉光放电,称直流(Qc)溅射,射频(RF)辉光放电引起的称射频溅射。磁控(M)辉光放电引起的称磁控溅射。电弧等离子体镀膜基本原理是在真空条件下,用引弧针引弧,使真空金壁(阳极)和镀材(阴极)之间进行弧光放电,阴极表面快速移动着多个阴极弧斑,不断迅速蒸发甚至“异华”镀料,使之电离成以镀料为主要成分的电弧等离子体,并能迅速将镀料沉积于基体。因为有多弧斑,所以也称多弧蒸发离化过程。 离子镀基本原理是在真空条件下,采用某种等离子体电离技术,使镀料原子部分电离成离子,同时产生许多高能量的中性原子,在被镀基体上加负偏压。这样在深度负偏压的作用下,离子沉积于基体表面形成薄膜。 物理气相沉积技术基本原理可分三个工艺步骤: (1)镀料的气化:即使镀料蒸发,异华或被溅射,也就是通过镀料的气化源。 (2)镀料原子、分子或离子的迁移:由气化源供出原子、分子或离子经过碰撞后,产生多种反应。 (3)镀料原子、分子或离子在基体上沉积。 物理气相沉积技术工艺过程简单,对环境改善,无污染,耗材少,成膜均匀致密,与基体的结合力强。该技术广泛应用于航空航天、电子、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域,可制备具有耐磨、耐腐饰、装饰、导电、绝缘、光导、压电、磁性、润滑、超导等特性的膜层。

目录 (一)PVD真空镀膜技术 (1) (二)真空镀膜技术具体应用领域 (2) (三)行业现状分析 (4) (四)行业市场表现分析 (5) (五)行业竞争格局分析 (6) (六)行业与上下游的关系 (6) (七)行业周期性、区域性、季节性特征 (9) (八)进入本行业的主要障碍 (9) (九)影响行业发展的有利因素和不利因素 (10) (十)行业发展方向 (11) (十一)总结 (12)

PVD真空镀膜机设备行业分析

(一)PVD真空镀膜技术 PVD真空镀膜技术,PVD是Physical Vapor Deposition的缩写,意思是“物理气相沉积”,指在真空条件下,用物理方法使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。 PVD(物理气相沉积)技术主要分为三类,真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜,三种主要的真空镀膜技术可以满足常生产、生活领域的所有常见基材(塑料、玻璃、金属、薄膜、瓷等)的镀膜需要。近十多年来,真空离子镀技术发展最快,已经成为当代最先进的表面处理方法之一。 PVD镀膜技术种类表 类型介绍 蒸发镀膜加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来,并且沉降在基片表面,通过成膜过程(散点-岛状结构-迷走结构-层状生长)形成薄膜。 溅射镀膜利用电子或高能激光轰击靶材,并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来,并且最终沉积在基片表面,经历成膜过程,最终形成薄膜。 离子镀膜离子镀是在真空蒸发镀和溅射镀膜的基础上发展起来的一种镀膜新技术,将各种气体放电方式引入到气相沉积领域,整个气相沉积过程都是在等离 子体中进行。 其他如真空卷绕镀膜是一种利用物理气相沉积的方法在柔性基体上连续镀膜的技术,以实现柔性基体的一些功能性、装饰性属性。 需要镀膜的被称为基片,镀的材料被称为靶材,基片与靶材同在真空腔中。蒸发镀膜是加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来,并且沉降在基片表面,通过成膜过程(散点-岛状结构-迷走结构-层状生长)形成薄膜。溅射类镀膜,可以理解为利用电子或高能激光轰击靶材,并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来,并且最终沉积在基片表面,经历成膜过程,最终形成薄膜。离子镀是在真空蒸发镀和溅射镀膜的基础上发展起来的一种镀膜新技术,将各种气体放电方式引入到气相沉积领域,整个气相沉积过程都是在等离子体中进行的。离子镀大大提高了膜层粒子能量,可以获得更优异性能的膜层,扩大了“薄膜”的应用领域,是一项发展迅速、受人青睐的新技术。广义来讲,离子镀膜的特点是:镀膜时,工件(基片)带负偏压,工件始终受高能离子的轰击,形成膜层的膜基结合力好、膜层的绕镀性好、膜层组织可控参数多、膜层粒子总体能量高,容易进行反应沉积,可以在较低温度下获得化合物膜层。

真空镀膜工艺流程-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

真空镀膜工艺流程 一、真空镀膜的工艺流程大致可用以下的方框图表示: 二、具体说明如下: 1、表面处理:通常,镀膜之前,应对基材(镀件)进行除油、除尘等预处理,以保证镀件的整洁、干燥,避免底涂层出现麻点、附着力差等缺点。对于特殊材料,如PE(聚乙烯)料等,还应对其进行改性,以达到镀膜的预期效果。 2、底涂:底涂施工时,可以采用喷涂,也可采用浸涂,具体应视镀件大小、形状、结构及用户设备等具体情况及客户的质量要求而定。采用喷涂方法,可采用SZ-97T镀膜油;采用浸涂方法,可采用SZ-97、SZ-97+1等油,具体应视镀件材料而定。 3、底涂烘干:SZ-97镀膜油系列均为自干型漆,烘干的目的是为了提高生产效率。通常烘干的温度为60-70oC,时间约2小时。烘干完成的要求是漆膜完全干燥。 4、镀膜:镀膜时,应保证镀膜机的真空度达到要求后,再加热钨丝,并严格控制加热时间。同时,应掌握好镀膜用金属(如铝线)的量,太少可能导致金属膜遮盖不住底材,太多则除了浪费外,还会影响钨丝寿命和镀膜质量。 5、面涂:通常面涂的目的有以下两个方面:A、提高镀件的耐水性、耐腐蚀性、耐磨耗性;B、为水染着色提供可能。SZ-97油系列产品均可用于面涂,若镀件不需着色,视客户要求,可选用911、911-1哑光油、889透明油、910哑光油等面油涂装。 6、面涂烘干:通常面涂层较底涂层薄,故烘干温度较低,约50-60oC,时间约1~2小时,用户可根据实际情况灵活把握,最终应保证面涂层彻底干燥。如果镀件不需着色,则工序进行到此已经结束。 7、水染着色:如果镀件需要进行水染着色,则可将面漆已经烘干的镀件放进染缸里,染上所需颜色,之后冲洗晾干即可。染色时要注意控制水的温度,通常在 60~80oC左右,同时应控制好水染的时间。水染着色的缺点是容易褪色,但成本较低。

溅射镀膜介绍 一: 溅射镀膜应用: 溅射镀膜主要用于半导体生产的金属薄膜的生长.如下图的金属层1到金属层6都是运用溅射镀膜所生产. 溅射镀膜到形成所需的金属线的过程为: 溅射镀膜--→光照显影--→蚀刻(形成金属连接线) 二: 溅射镀膜原理 溅射淀积(溅射)是另一种老工艺,能够适应现代半导体制造需要。它几乎可以在任何衬底上淀积任何材料,而且广泛应用在人造珠宝涂层,镜头和眼镜的光学涂层的制造。

在真空反应室中,由镀膜所需的金属构成的固态厚板被称为靶材(target)(图1),靶材接阴极,衬底接阳极并接地。首先将氩气充入室内,并且电离成正电荷。带正电荷的氩离子被不带电的靶吸引,加速冲向靶。在加速过程中这些离子受到引力作用,获得动量,轰击靶材。这样在靶上就会出现动量转移现象(momentum transfer)。正如在桌球,球杆把能量传递到其他球,使它们分散一样,氩离子轰击靶,引起其上的原子分散。被氩离子从靶上轰击出的原子和分子进入反应室。这就是溅射过程。从靶上轰击出原材料之后,氩离子、轰击出的原材料、气体原子和溅射工艺所产生的电子在靶前方形成一个等离子区域。等离子区是可见的,呈现紫色。而黑色区域将等离子区和靶分开,我们称之为暗区(dark space)。 图1 溅射工艺的原理 被轰击出的原子或分子散布在反应室中,其中一部分渐渐地停落在晶圆上,形成薄膜,溅射工艺的主要特征是淀积在晶圆上的靶材不发生化学或合成变化。形成薄膜的过程有如下几个过程(图2所示): 1长晶 2 晶粒成长 3 晶粒聚集 4 缝隙填补 5 沉积膜的成长

图2 溅射工艺的原理 三:溅射镀膜相对于真空蒸发优点: 1 靶材的成分不会改变。这种特征的直接益处就是有利于合金膜和绝缘膜的淀积。合金真空蒸发的问题在前一部分已作描述。对于溅射工艺来说,含有2%铜的铝靶材就可以在晶圆上生长出含有2%铜的铝薄膜。 2 阶梯覆盖度也可以通过溅射改良。蒸发来自于点源,而溅射来自平面源。因为金属微粒被从靶材各个点溅射出来的,所以在到达晶圆承载台时,它们可以从各个角度覆盖晶圆表面。阶梯覆盖度还可以通过旋转晶圆和加热晶圆,得到进一步的优化。 3溅射形成的薄膜对晶圆表面的粘附性也比蒸发工艺提高很多。首先,轰击出的原子在到达晶圆表面时的能量越高,因而所形成薄膜的粘附性就越强。其次,反应室中的等离子环境有“清洁”5晶圆表面的作用,从而增强了粘附性。因此在淀积薄膜之前,将晶圆承载台停止运动,对晶圆表面溅射一小段时间,可以提高粘附性和表面洁净度。在这种模式下,溅射系统所起的作用与在第十章介绍的离子刻蚀(溅射刻蚀,反溅射)设备一样。 4溅射最大的贡献恐怕就是对薄膜特性的控制了。这种控制是通过调节溅射参数达到的,包括压力、薄膜淀积速率和靶材。通过多种靶材的排列,一种工艺就可以溅射出像三明治一样的多层结构。 5清洁干燥的氩气(或氖气)可以保持薄膜的成分特征不变,而且低湿度可以阻止薄膜发生不必要的氧化。反应室装载晶圆之后,泵开始抽气(向外),将其压力减小到1×10-9托左右。然后充入氩气,并使其电离。要严格控制进入室内的氩气的量,因为氩气增多会造成室内压力升高。由于氩气和轰击出的原材料存在,室内压力将上升到大约10-3托。 四:溅射分类: 1直流溅射 在反应室中,靶接负电压呈阴极;而衬底呈阳极。带负电的靶驱逐电子,使其加速飞向阳极。在运动过程中,电子与氩原子碰撞,使氩原子电离成氩离子。具有正电性的氩离子加速飞向靶,开始溅射工艺。氩离子(+)和靶(-)形成了两极。

物理气相沉积真空镀膜设备介绍 (上海大学材料科学与工程学院电子信息材料系,上海200444) 摘要:本文主要介绍了五类物理气相沉积的真空镀膜设备。五种设备分别为:电阻式蒸发装置、电子束蒸发装置、电弧蒸发装置、激光蒸发装置以及空心阴极蒸发装置。介绍了相关设备的原理,优缺点等。其中,着重列出了有关电子束蒸发装置的其中一个应用,是厚度为200μm左右的独立式的铁铬-Y2O3非晶态/晶态复合涂层的已经从基板温度500oC左右的铁铬和氧化钇材料的电子束物理气相沉积产生。 Abstract:It describes the five physical vapor deposition vacuum coating equipment in this article.Five kinds of equipment are: resistive evaporation apparatus, an electron beam evaporation apparatus, arc evaporation apparatus, laser evaporation apparatus and a hollow cathode evaporation apparatus.It introduces the principle of related equipment, advantages and disadvantages. Emphatically identifies the electron beam evaporation apparatus in which an application.It is that Freestanding FeCrAl-Y2O3 amorphous/crystalline composite coating with a thickness of about 200nm has been produced from electron-beam physical vapor deposition of FeCrAl and yttria materials with a substrate temperature of 500 ℃ around. 关键词:电阻式蒸发装置、电子束蒸发装置、电弧蒸发装置、激光蒸发装置、空心阴极蒸发装置 Keyword :Resistive evaporation apparatus, an electron beam evaporation apparatus, arc evaporation apparatus, a laser evaporation apparatus, a hollow cathode evaporation device

真空镀膜机的详细结构 高真空镀膜机,镀膜机是目前制作真空条件应用最为广泛的设备。其相关组成及各部件:机械泵、增压泵、油扩散泵、冷凝泵、真空测量系统. 下面本人详细介绍各部分的组成及工作原理。 一、真空主体——真空腔 根据加工产品要求的各异,真空腔的大小也不一样,目前应用最多的有直径1.3M、0.9M、1.5M、1.8M 等,腔体由不锈钢材料制作,要求不生锈、坚实等,真空腔各部分有连接阀,用来连接各抽气泵浦。 二、辅助抽气系统 此排气系统采用“扩散泵+机械泵+罗茨泵+低温冷阱+p olycold”组成 排气流程为:机械泵先将真空腔抽至小于2.0*10-2PA左右的低真空状态,为扩散泵后继抽真空提供前提,之后当扩散泵抽真空腔的时候,机械泵又配合油扩散泵组成串联,以这样的方式完成抽气动作。 排气系统为镀膜机真空系统的重要部分,主要有由机械泵、增压泵(主要介绍罗茨泵)、油扩散泵三大部分组成。 机械泵:也叫前级泵,机械泵是应用最广泛的一种低真空泵,它是用油来保持密封效果并依靠机械的方法不断的改变泵内吸气空腔的体积,使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空。 机械泵有很多种,常用的有滑阀式(此主要应用于大型设备)、活塞往复式、定片式和旋片式(此目前应用最广泛,本文主要介绍)四种类型。 机械泵常常被用来抽除干燥的空气,但不能抽除含氧量过高、有爆炸性和腐蚀性的气体,机械泵一般被用来抽除永久性的气体,但是对水气没有好的效果,所以它不能抽除水气。旋片泵中起主要作用的部件是定子、转子、弹片等,转子在定子里面但与定子不同心轴,象两个内切圆,转子槽内装有两片弹片,两弹片中间装有弹簧,保证了弹片紧紧贴在定子的内壁。 它的两个弹片交替起着两方面的作用,一方面从进气口吸进气体,另一方面压缩已经吸进的气体,将气体排出泵外。转子每旋转一周,泵完成两次吸气和两次排气。当泵连续顺时针转动时,旋片泵不断的通过进气口吸入气体,又从排气口不断的排出泵外,实现对容器抽气的目的。为了提高泵的极限真空度,均将泵的定子浸在油里面这样,在各处的间隙中及有害空间里面经常保持足够的油,把空隙填满,所以油一方面起到了润滑作用,另一方面又起了密封和堵塞缝隙及有害空间的作用,防止气体分子通过各种渠道反流到压强低的空间去。 机械泵是从大气开始工作的,它的主要参数有极限真空,抽气速率,此为设计与选用机械泵的重要依据。单级泵可以将容器从大气抽到1.0*10-1PA的极限真空,双级机械泵可以将容器从大气抽到6.7*10-2帕,甚至更高。 抽气速率,是指旋片泵按额定转数运转时,单位时间内所能排出气体的体积,可以用下公式计算: Sth=2nVs=2nfsL fs表示吸气结束时空腔截面积,L表示空腔长度,系数表示转子每旋转一周有两次排气过程,Vs表示当转子处于水平位置的时候,吸气结束,此时空腔内的体积最大,转速为n。

真空镀膜技术的现状及发展 薄膜是一种物质形态,它所使用的膜材料非常广泛,可以是单质元素或化合物,也可以是无机材料或有机材料。薄膜与块状物质一样,可以是单晶态的,多晶态的或非晶态的。近年来功能材料薄膜和复合薄膜也有很大发展。镀膜技术及薄膜产品在工业上的应用非常广泛,尤其是在电子材料与元器件工业领域中占有及其重要的地位。 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,液相生长法等。气相生成法又可分为物理气相沉积法,化学气相沉积法和放电聚合法等。 真空蒸发,溅射镀膜和离子镀等通常称为物理气相沉积法,是基本的薄膜制备技术。它们都要求淀积薄膜的空间要有一定的真空度。所以,真空技术是薄膜制作技术的基础,获得并保持所需的真空环境,是镀膜的必要条件。 真空系统的种类繁多。在实际工作中,必须根据自己的工作重点进行选择。典型的真空系统包括:获得真空的设备(真空泵),待抽空的容器(真空室),测量真空的器具(真空计)以及必要的管道,阀门和其它附属设备。 1 真空蒸发镀膜法 真空蒸发镀膜法是在真空室中,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,形成蒸汽流,入射到固体(称为衬底或基片)表面,凝结形成固态薄膜的方法。真空蒸发镀膜又可以分为下列几种: 1.1 电阻蒸发源蒸镀法 采用钽,钼,钨等高熔点金属,做成适当形状的蒸发源,其上装入待蒸发材料,让气流通过,对蒸发材料进行直接加热蒸发,或者把待蒸发材料放入氧化铝,氧化铍等坩锅中进行间接加热蒸发,这就是电阻加热蒸发法。

利用电阻加热器加热蒸发的镀膜机结构简单,造价便宜,使用可靠,可用于熔点不太高的材料的蒸发镀膜,尤其适用于对镀膜质量要求不太高的大批量的生产中,迄今为止,在镀铝制镜的生产中仍然大量使用着电阻加热蒸发的工艺。 电阻加热方式的缺点是:加热所能达到的最高温度有限,加热器的寿命液较短。近年来,为了提高加热器的寿命,国内外已采用寿命较长的氮化硼合成的导电陶瓷材料作为加热器。据日本专利报道,可采用20%~30%的氮化硼和能与其相熔的耐火材料所组成的材料来制作坩锅,并在表面涂上一层含62%~82%的锆,其余为锆硅合金材料。 1.2 电子束蒸发源蒸镀法 将蒸发材料放入水冷钢坩锅中,直接利用电子束加热,使蒸发材料气化蒸发后凝结在基板表面成膜,是真空蒸发镀膜技术中的一种重要的加热方法和发展方向。电子束蒸发克服了一般电阻加热蒸发的许多缺点,特别适合制作熔点薄膜材料和高纯薄膜材料。 依靠电子束轰击蒸发的真空蒸镀技术,根据电子束蒸发源的形式不同,又可分为环形枪,直枪,e型枪和空心阴极电子枪等几种。 环形枪是由环形的阴极来发射电子束,经聚焦和偏转后打在坩锅内使金属材料蒸发。它的结构较简单,但是功率和效率都不高,基本上只是一种实验室用的设备,目前在生产型的装置中已经不再使用。 直枪是一种轴对称的直线加速枪,电子从灯丝阴极发射,聚成细束,经阳极加速后打在坩锅中使镀膜材料融化和蒸发。直枪的功率从几百瓦至几百千瓦的都有,有的可用于真空蒸发,有的可用于真空冶炼。直枪的缺点是蒸镀的材料会污染枪体结构,给运行的稳定性带来困难,同时发射灯丝上逸出的钠离子等也会引起膜层的污染,最近由西德公司研究,在电子束的出口处设置偏转磁场,并在灯丝部位制成一套独立的抽气系统而做成直枪的改进形式,不但彻底干便了灯丝对膜的污染,而且还有利于提高枪的寿命。

PVD真空镀膜简介 1. PVD的含义—PVD是英文Physical Vapor Deposition的缩写,中文意思是“物理气相沉积”,是指在真空条件下,用物理的方法使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。 2. PVD镀膜和PVD镀膜机—PVD(物理气相沉积)镀膜技术主要分为三类,真空蒸发镀膜、真空溅射镀和真空离子镀膜。对应于PVD技术的三个分类,相应的真空镀膜设备也就有真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机这三种。近十多年来,真空离子镀膜技术的发展是最快的,它已经成为当今最先进的表面处理方式之一。我们通常所说的PVD镀膜,指的就是真空离子镀膜;通常所说的PVD镀膜机,指的也就是真空离子镀膜机。 3. PVD镀膜技术的原理—PVD镀膜(离子镀膜)技术,其具体原理是在真空条件下,采用低电压、大电流的电弧放电技术,利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离,利用电场的加速作用,使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。 4. PVD镀膜膜层的特点—采用PVD镀膜技术镀出的膜层,具有高硬度、高耐磨性(低摩擦系数)、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点,膜层的寿命更长;同时膜层能够大幅度提高工件的外观装饰性能。 5. PVD镀膜能够镀出的膜层种类—PVD镀膜技术是一种能够真正获得微米级镀层且无污染的环保型表面处理方法,它能够制备各种单一金属膜(如铝、钛、锆、铬等),氮化物膜(TiN、ZrN、CrN、TiAlN)和碳化物膜(TiC、TiCN),以及氧化物膜(如TiO等)。 6. PVD镀膜膜层的厚度—PVD镀膜膜层的厚度为微米级,厚度较薄,一般为0.3μm ~5μm,其中装饰镀膜膜层的厚度一般为0.3μm ~1μm ,因此可以在几乎不影响工件原来尺寸的情况下提高工件表面的各种物理性能和化学性能,镀后不须再加工。 7. PVD镀膜能够镀出的膜层的颜色种类—PVD镀膜目前能够做出的膜层的颜色有深金黄色,浅金黄色,咖啡色,古铜色,灰色,黑色,灰黑色,七彩色等。通过控制镀膜过程中的相关参数,可以控制镀出的颜色;镀膜结束后可以用相关的仪器对颜色进行测量,使颜色得以量化,以确定镀出的颜色是否满足要求。

实验一 真空蒸发和离子溅射镀膜 随着材料科学的发展,近年来薄膜材料作为其中的一个重要分支从过去体材料一统天下的局面中脱赢而出。如过去需要众多材料组合才能实现的功能,现在仅需数几个器件或一块集成电路板就能完成,薄膜技术正是实现器件和系统微型化的最有效的技术手段。薄膜技术还可以将各种不同的材料灵活的复合在一起,构成具有优异特性的复杂材料体系,发挥每种材料各自的优势,避免单一材料的局限性。薄膜的应用围越来越宽,按其用途可分为光学薄膜、微电子学薄膜、光电子学薄膜、集成光学薄膜、信息存储薄膜、防护功能薄膜等。目前,薄膜材料在科学技术和社会经济各个领域发挥着越来越重要的作用。因此薄膜材料的制备和研究就显得非常重要。 薄膜的制备方法可分为物理法、化学法和物理化学综合法三大类。物理法主要指物理气相沉积技术(Physical Vapor Deposition,简称PVD),即在真空条件下,采用各种物理方法将固态的镀膜材料转化为原子、分子或离子态的气相物质后再沉积于基体表面,从而形成固体薄膜的一类薄膜制备方法。物理气相沉积过程可概括为三个阶段:1.从源材料中发射出粒子;2.粒子输运到基片;3.粒子在基片上凝结、成核、长大、成膜。由于粒子发射可以采用不同的方式,因而物理气相沉积技术呈现出各种不同形式,主要有真空蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀膜三种主要形式。在这三种PVD 基本镀膜方法中,气相原子、分子和离子所产生的方式和具有的能量各不相同,由此衍生出种类繁多的薄膜制备技术。本实验主要介绍了真空蒸发和离子溅射两种镀膜技术。在薄膜生长过程中,膜的质量与真空度、基片温度、基片清洁度、蒸发器的清洁度、蒸发材料的纯度、蒸发速度等有关。在溅射薄膜的生长过程中,气体流量(压力)也会对形成的薄膜的性质产生影响。通过改变镀膜条件,即可得到性质炯异的薄膜材料。 对制备的薄膜材料,可通过X 射线衍射、电子显微镜(扫描电镜、透射电镜等)、扫描探针(扫描隧道显微镜、原子力显微镜等)以及光电子能谱、红外光谱等技术来进行分析和表征,还可通过其它现代分析技术测试薄膜的各种相应特性等。 【实验目的】 1.掌握溅射的基本概念,学习直流辉光放电的产生过程和原理; 2.掌握几种主要溅射镀膜法基本原理及其特点,掌握真空镀膜原理; 3.掌握真空镀膜和溅射镀膜的基本方法; 4.熟悉金属和玻璃片的一般清洗技术,学习薄膜厚度的测量方法; 5.了解真空度、基片温度、基片清洁度、蒸发器的清洁度、蒸发材料的纯度、蒸发速度等因素,在薄膜生长过程中对形成薄膜性质的影响。 【实验原理】 一 真空蒸发镀膜原理 任何物质在一定温度下,总有一些分子从凝聚态(固态,液态)变成为气态离开物质表面,但固体在常温常压下,这种蒸发量是极微小的。如果将固体材料置于真空中加热至此材料蒸发温度时,在气化热作用下材料的分子或原子具有足够的热震动能量去克服固体表面原子间的吸引力,并以一定速度逸出变成气态分子或原子向四周迅速蒸发散射。当真空度高,分子平均自由程λ远大于蒸发器到被镀物的距离d 时(一般要求()d 3~2λ=),材料的蒸气分子在散射途中才能无阻当地直线达到被镀物和真空室表面。在化学吸附(化学键力引起

真空镀膜设备项目 计划书 规划设计/投资分析/实施方案

摘要说明— 真空镀膜是指在真空环境下,将某种金属或金属化合物以气相的形式沉积到材料表面(通常是非金属材料),属于物理气相沉积工艺(PVD)。因为镀层常为金属薄膜,故也称真空金属化。广义的真空镀膜还包括在金属或非金属材料表面真空蒸镀聚合物等非金属功能性薄膜。 该真空镀膜设备项目计划总投资15077.32万元,其中:固定资产投资13412.74万元,占项目总投资的88.96%;流动资金1664.58万元,占项目总投资的11.04%。 达产年营业收入16009.00万元,总成本费用12549.66万元,税金及附加239.70万元,利润总额3459.34万元,利税总额4176.19万元,税后净利润2594.51万元,达产年纳税总额1581.69万元;达产年投资利润率22.94%,投资利税率27.70%,投资回报率17.21%,全部投资回收期7.31年,提供就业职位292个。 报告内容:项目总论、背景及必要性研究分析、市场分析、项目建设规模、选址方案评估、工程设计方案、工艺可行性分析、项目环境影响情况说明、安全规范管理、风险应对评价分析、项目节能说明、项目进度说明、项目投资规划、经济效益分析、项目总结、建议等。 规划设计/投资分析/产业运营

真空镀膜设备项目计划书目录 第一章项目总论 第二章背景及必要性研究分析第三章项目建设规模 第四章选址方案评估 第五章工程设计方案 第六章工艺可行性分析 第七章项目环境影响情况说明第八章安全规范管理 第九章风险应对评价分析 第十章项目节能说明 第十一章项目进度说明 第十二章项目投资规划 第十三章经济效益分析 第十四章招标方案 第十五章项目总结、建议

溅射镀膜技术 薄膜是一种特殊的物质形态,由于其在厚度这一特定方向上尺寸很小,只是微观可测的量,而且在厚度方向上由于表面、界面的存在,使物质连续性发生中断,由此使得薄膜材料产生了与块状材料不同的独特性能。薄膜的制备方法很多,如气相生长法、液相生长法(或气、液相外延法)、氧化法、扩散与涂布法、电镀法等等,而每一种制膜方法中又可分为若干种方法。薄膜技术涉及的范围很广,它包括以物理气相沉积和化学气相沉积为代表的成膜技术,以离子束刻蚀为代表的微细加工技术,成膜、刻蚀过程的监控技术,薄膜分析、评价与检测技术等等。现在薄膜技术在电子元器件、集成光学、电子技术、红外技术、激光技术以及航天技术和光学仪器等各个领域都得到了广泛的应用,它们不仅成为一间独立的应用技术,而且成为材料表面改性和提高某些工艺水平的重要手段。 溅射是薄膜淀积到基板上的主要方法。溅射镀膜是指在真空室中,利用荷能粒子轰击镀料表面,使被轰击出的粒子在基片上沉积的技术。 一.溅射工艺原理 溅射镀膜有两类:离子束溅射和气体放电溅射 1. 离子束溅射:在真空室中,利用离子束轰击靶表面,使溅射出的粒子在基片

表面成膜。 特点:①离子束由特制的离子源产生 ②离子源结构复杂,价格昂贵 ③用于分析技术和制取特殊薄膜 2. 气体放电溅射:利用低压气体放电现象,产生等离子体,产生的正离子,被电场加速为高能粒子,撞击固体(靶)表面进行能量和动量交换后,将被轰击固体表面的原子或分子溅射出来,沉积在衬底材料上成膜的过程。 二. 工艺特点 1.整个过程仅进行动量转换,无相变 2.沉积粒子能量大,沉积过程带有清洗作用,薄膜附着性好 3.薄膜密度高,杂质少 4.膜厚可控性、重现性好 5.可制备大面积薄膜 6.设备复杂,沉积速率低。 三.溅射的物理基础——辉光放电 溅射镀膜基于高能粒子轰击靶材时的溅射效应。整个溅射过程是建立在辉光放电的基础上,使气体放电产生正离子,并被加速后轰击靶材的离子离开靶,沉积成膜的过程。 不同的溅射技术采用不同的辉光放电方式,包括:直流辉光放电—直流溅射、射频辉光放电—射频溅射和磁场中的气体放电—磁控溅射 1. 直流辉光放电指在两电极间加一定直流电压时,两电极间的稀薄气体(真空度约为13.3-133Pa)产生的放电现象。 2. 射频辉光放电指通过电容耦合在两电极之间加上射频电压,而在电极之间产生的放电现象。电子在变化的电场中振荡从而获得能量,并且与原子碰撞产生离子和更多的电子。 3. 电磁场中的气体放电在放电电场空间加上磁场,放电空间中的电子就要围绕磁力线作回旋运动,其回旋半径为eB/mv,磁场对放电的影响效果,因电场

第一章真空镀膜机工架系统设计 1.1研究目的及意义 1.1.1研究目的 随着人们生活水平的不断提高,越来越多的镀膜产品被广泛的应用,而与之相应的真空镀膜设备的制造也在镀膜技术的提升中变得愈加的重要。现在大部分的真空镀膜机仅能镀制一种膜,但是在实际工程中,有时需对同一工件或样品镀制两种不同的膜,重复定位会产生定位误差,使产品所镀的膜不均匀,这主要是由于镀膜机的工件架设计存在一定不足所造成的。本文将对于真空镀膜的工架系统设计进行研究,了解现有真空镀膜机工架系统设计的优点与不足。全面了解现状,了解真空镀膜机工架系统设计的发展与应用状况、熟知真空镀膜机工架系统设计的基本类型与特征,并在研究的基础之上提出合适观点。 1.1.2研究意义 本文是对真空镀膜机的工件架子系统进行了设计与分析,以半球型或半球壳型工件或样品为研究对象,采用三点支撑、升降换位以及样品自转的方式,使半球型或半球壳型工件或样品进行完全镀膜,确保工件或样品无漏镀现象。采用导轨装置使工件架平移至镀制第二种膜的位置,进行再次镀膜,可以实现对同一工件或样品镀制两种不同的膜,不仅避免了二次定位所产生的偏差与再次定位的繁琐,而且减少了二次定位给操作人员带来的安全方面的危险。运用solidworks 三维设计软件,对磁控溅射离子镀膜机的工件架系统的自转升降部分和平移部分进行了仿真装配与模拟运动,对装配和运动的零部件进行了动态的干涉检查,增加了设计的精确性,减少了生产成本与生产周期。 1.2真空镀膜设备的应用 真空蒸发镀膜最常用的是电阻加热法,其优点是加热源的结构简单,造价低廉,操作方便;缺点是不适用于难熔金属和耐高温的介质材料。电子束加热和激光加热则能克服电阻加热的缺点。电子束加热上利用聚焦电子束直接对被轰击材料加热,电子束的动能变成热能,使材料蒸发。激光加热是利用大功率的激光作为加热源,但由于大功率激光器的造价很高,目前只能在少数研究性实验室中使用。 溅射技术与真空蒸发技术有所不同。 “溅射”是指荷能粒子轰击固体表面(靶),使固体原子或分子从表面射出的现象。射出的粒子大多呈原子状态,常称为溅射原子。用于轰击靶的溅射粒子可以是电子,离子或中性粒子,因为离子在电场下易于加速获得所需要动能,因此大都采用离子作为轰击粒子。溅射过程建立在辉光放电的基础上,即溅射离子都来源于气体放电。不同的溅射技术所采用的辉光放电方式有所不同。直流二极溅射利用的是直流辉光放电;三极溅射是利用热阴极支持的辉光放电;射频溅射是利用射频辉光放电;磁控溅射是利用环状磁场控制下的辉光放电。

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