真空蒸镀原理
ysisiy1225 发表于: 2008-10-28 20:24 来源: 半导体技术天地
真空蒸发镀膜法（简称真空蒸镀）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。由于真空蒸发法或真空蒸镀法主要物理过程是通过加热蒸发材料而产生，所以又称热蒸发法。采用这种方法制造薄膜，已有几十年的历史，用途十分广泛。
一般说来，真空蒸发（除电子束蒸发外）与化学气相沉积、溅射镀膜等成膜方法相比较，有如下特点：设备比较简单、操作容易；制成的薄膜纯度高、质量好，厚度可较准确控制；成膜速率效率高，用掩模可以获得清晰图形；薄膜的生长机理比较单纯。这种方法的主要缺点是，不容易获得结晶结构的薄膜，所形成薄膜在基板上的附着力较小，工艺重复性好等。
真空蒸发镀膜包括以下三个基本过程：
（1）加热蒸发过程。包括由凝聚相转变为气相（固相或液相—气相）的相变过程。每种蒸发物质在不同温度时有不相同的饱和蒸气压：蒸发化合物时，其组分之间发生反应，其中有些组分以气态或蒸气进入蒸发空间。
（2）气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运，即这些粒子在环境气氛中的飞行过程。飞行过程中与真空室内残余气体分子发生碰撞的次数，取决于蒸发原子的平均自由程，以及蒸发源到基片之间的距离，常称源—基距。
（3）蒸发原子或分子在基片表面上的淀积过程，即是蒸发凝聚、成核、核生长、形成连续薄膜。由于基板温度远低于蒸发源温度，因此，沉积物分子在基板表面将直接发生从气相到固相的转变过程。
上述过程都必须在空气非常稀薄的真空环境中进行。否则，蒸发物原子或分子将与大量空气分子碰撞，使膜层受到严重的污染，甚至形成氧化物；或者蒸发源被加热氧化烧毁；或者由于空气分子的碰撞阻挡，难以形成均匀连续的薄膜
離子源輔助電子束蒸鍍系統
Electron-Beam Gun Evaporation Method with Ion-Assisted Deposition
簡介
大口徑光學鍍膜機
紅外線夜視鏡鏡頭
本中心以離子源輔助電子束蒸鍍技術為基礎，開發多層薄膜製鍍系統，此系統包含兩組電子束蒸鍍源 (10 kV)、高能量離子源、高真空冷凍幫浦系統、精密廣波域光學監控器(350 nm – 1100 nm) 及高層數多層膜自動控制鍍膜功能。此外，更運用離子源輔助技術，在抗熱性較差的塑膠基板上進行薄膜沉積，開發軟性電子薄膜製程技術。
技術能量
?高真空蒸鍍系統設計組裝
?離子源輔助電子束薄膜製鍍技術
?各式光學元件薄膜設計與製鍍：金屬反射膜、抗反射膜、高反射膜、帶通濾光片、雙色濾光片、分光鏡、冷鏡、熱鏡、裝飾膜等
?低溫薄膜製鍍技術
規格
?可程式化自動控制蒸鍍製程，最高監控膜厚≥99 層
?監控波長範圍350 nm –1100 nm
?可適用λ/4 系及非λ/4 系薄膜設計
應用領域
?半導體與光電產業等相關鍍膜產業
?真空系統與鍍膜製程設備產業
?光學系統關鍵零組件
精密光學鍍膜機
各式光學系統關鍵零組件
真空蒸镀金属薄膜工艺 一、概述 真空蒸镀金属薄膜是在真空条件下，将金属蒸镀在薄膜基材的表面而形成复合薄膜的一种新工艺。被镀金属材料可以是金、银、铜、锌、铬、铝等，其中用的最多的是铝。在塑料薄膜或纸张表面（单面或双面）镀上一层极薄的金属铝即成为镀铝薄膜，它广泛地用来代替铝箔复合材料如铝箔/塑料、铝箔/纸等使用。镀铝薄膜与铝箔复合材料相比具有以下特点： （1）大大减少了用铝量，节省了能源和材料，降低了成本，复合用铝箔厚度多为7～8pm，而镀铝薄膜的铝层厚度约为0.05nm左右，其耗铝量约为铝箔的1/140～1/180，且生产速度可高达450m/min。 （2）具有优良的耐折性和良好的韧性，很少出现针孔和裂口，无揉曲龟裂现象，因此对气体、水蒸汽、气味、光线等的阻隔性提高。 （3）具有极佳的金属光泽，光反射率可达97%；且可以通过涂料处理形成彩色膜，其装潢效果是铝箔所不及的。 （4）可采用屏蔽式进行部分镀铝，以获得任意图案或透明窗口，能看到内装物。 （5）镀铝层导电性能好，能消除静电效应；其封口性能好，尤其包装粉末状产品时，不会污染封口部分，保证了包装的密封性能。 （6）对印刷、复合等后加工具有良好的适应性。 由于以上特点，使镀铝薄膜成为一种性能优良、经济美观的新型
复合薄膜，在许多方面已取代了铝箔复合材料。主要用于风味食品、农产品的真空包装，以及药品、化妆品、香烟的包装。另外，镀铝薄膜也大量用作印刷中的烫金材料和商标标签材料等。 二、镀膜基材 镀铝薄膜的基材主要是塑料薄膜和纸张。 真空蒸镀工艺对被镀基材有以下几点要求： （1）耐热性好，基材必须能耐受蒸发源的辐射热和蒸发物的冷凝潜热。 （2）从薄膜基材上产生的挥发性物质要少；对吸湿性大的基材，在镀膜前理。 （3）基材应具有一定的强度和表面平滑度。 （4）对蒸镀层的粘接性良好；对于PP、PE等非极性材料，蒸镀前应进行表面处理、以提高与镀层的粘接性。 常用的薄膜基材有：BOPET、BONY、BOPP、PE、PVC等塑料薄膜和纸张类。塑料薄膜基材中BOPET、BONY、BOPP三种基材形成的镀铝薄膜，具有极好的光泽和粘结力，是性能优良的镀铝薄膜，大量用作包装材料和印刷中的烫金材料。镀铝PE薄膜的光泽度较差，但成本较低，使用也较广。以纸基材形成的镀铝纸，其成本比镀铝塑料薄膜低；比铝箔/纸的复合材料更薄而价廉；其加工性能好，印刷中不易产生卷曲，不留下折痕等。因此大量取代铝箔/纸复合材料，用作香烟、食品等内包装材料以及包装商标材料等。 1.真空蒸镀原理。
实验3 真空蒸发镀膜实验 真空热蒸发镀膜就是在真空条件下加热需要蒸发的材料，当所加温度达到材料的熔点时，大量的原子或分子就会逸出，淀积到基底上而形成薄膜的过程。 【实验目的】 1．了解真空蒸发镀膜的原理。 2．掌握多功能真空蒸镀机、复合真空计等机械设备的使用方法。 【实验仪器】 复合真空计、真空室、机械泵、分子泵、冷水循环散热系统、载玻片、钨舟、剪刀 【实验原理】 真空蒸发镀膜的原理：将膜材置于真空镀膜室内，通过蒸发源使其加热蒸发。当蒸发分子的平均自由程大于蒸发源与基片间的线尺寸后，蒸发的粒子从蒸发源表面上溢出，在飞向基片表面过程中很少受到其他粒子的碰撞阻碍，可直接到达基片表面上凝结而生成薄膜。 机械泵是利用转子不断地改变泵内空腔的容积，使抽容器内的气体随空腔体积改变，最后又被隔离而排出从而获得真空。 分子泵工作原理是：分布密集的扇叶高速旋转，通过高速旋转的叶片，不断地对气体分子施以定向的动量和压缩作用，把空气排出腔室，由下级机械泵辅抽，完成高真空抽取。 真空机配有ZJ-52/T电阻规与ZJ-27电离规，其工作原理为： （1）电阻计的工作原理 电阻规在真空系统低压强时，利用气体分子的热传导，在高压时利用气体分子的对流传热特性，使电阻规的电阻随所测系统的压强变化而变化。电阻规的电阻与压强是一种非线性关系，故压强变化所引起的电阻规电阻值的变化，从测量桥路输出电压信号，由放大器放大，经A/D转换送入CPU进行非线处理性运算，最后显示。 （2）电离计工作原理 当电离规管灯丝加热发射电子，电子在比阴极电位更高的加速极作用下，与气体分子碰撞而使气体电离，电离后的正离子被阴极电位更负的收集极吸收，经电流放大后，通过CPU 电路修正处理，送显示器显示。 【实验内容及要求】 1. 首先将已经切割好的普通玻璃基底用碱溶液、酸溶液擦洗，然后置于含少许酒精的密闭器皿中。取一定量的蒸发材料放在钨舟上。 2. 真空热蒸发的操作步骤 （1）打开循环水开关。 （2）开总电源。 （3）缓慢打开空气阀门(要慢，避免气流速度过快损坏仪器），直到真空腔内外压强一致。
真空镀膜实验 一、 实验目的 真空镀膜技术广泛地应用在现代工业和科学技术中，光学仪器的反射镜，增透镜，激光器谐振腔的高反射膜，计算机上存储和记忆用的磁性薄膜，以及材料表面的超硬薄膜。此外在电子学、半导体等其它各尖端学科也都采用了真空技术。 本实验的目的是学习真空蒸发镀膜技术。通过本门实验，要求学生掌握如下几点：①较系统了解真空镀膜仪器的结构；②了解真空系统各组件的功能；③了解石英晶体振荡器测厚原理；④掌握真空蒸镀的基本原理；⑤了解真空镀膜仪器的基本操作。 二、预习要求 要求学生在实验之前对真空系统有一定了解，可以通过以下几本相关书籍获得相关信息。《薄膜材料制备原理、技术及应用》—— 唐伟忠著，冶金工艺出版社出版社；《薄膜物理与技术》—— 杨邦朝，王文生编著，电子科学出版社；《薄膜技术》—— 王力衡，清华大学出版社；《薄膜技术》—— 顾培夫，浙江大学出版社；《真空技术物理基础》—— 张树林，东北工学院出版社；《真空技术》—— 戴荣道，电子工业出版社。 三、实验所需仪器设备 实验过程需要的主要设备为DMDE 450型光学多层镀膜机。 真空镀膜机：本实验使用DMDE-450光学多层镀膜机，其装置结构如图3所示。它主要由真空系统、蒸发设备及膜厚监控系统组成。真空系统由各种真空器件组成，主要包括：真空室；真空泵（机械泵、和分子泵）；真空导管；各种真空阀门和测量真空度的真空计等。高真空阀门为碟式，机械泵与分子泵的连通阀门为三同式，将阀门拉出时，机械泵可以直接对镀膜室抽气，推入时机械泵与分子泵连通，同时也切断了机械泵与镀膜室的连接。 蒸发系统由真空钟罩，蒸发电极（共有二对）， 活动挡板，蒸发源，底盘等组成。蒸发源安装在电 图3镀膜机装置图 1电离管 2高真空碟阀 3分子泵 4机械泵 5低真空磁力阀 6储气桶 7低真空三同阀 8磁力充气阀 9热偶规 10钟罩 11针型阀
Ａ、真空电镀原理: 一般而言,镀膜在真空镀膜机内以真空度1~5 x 10 —4Toｒｒ程度进行(1Toｒr=１公厘水银柱高得压力,大气压为760Torr)。其镀膜膜厚约为0.1 ~０、２微米、颜如果镀膜在特定厚度以下时(即太薄),面油对底油将会产生侵蚀、引起化学变化(如表面雾化等)。如镀膜过厚时,会产生白化得状态。颜填料,助剂,树脂,乳液,分散Dr＜!——[if ！supportＦoot<！--［en ｄｉｆ]——>l〈！--[if ！suｐｐortFｏoｔnｏtes]－－＞［1]<！--[endif]—－〉v#W？n8D＜!-—[if !sｕpportＦoｏtnｏtes]——〉[1］