表面處理工藝2010年12月內(nèi)容物理氣相沉積高真空(HV)高純材料清潔和光滑的襯底表面提供能量的電源PVD的四個(gè)條件真空”這一術(shù)語(yǔ)譯自拉丁文Vacuo，其意義是虛無(wú)。其實(shí)真空應(yīng)理解為氣體較稀薄的空間。在指定的空間內(nèi)，低于一個(gè)大氣壓力的氣體狀態(tài)統(tǒng)稱為真空。真空狀態(tài)下氣體稀薄程度稱為真空度，通常用壓力值表示。真空技術(shù)是基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)之一。自從1643年托里拆利(E.Torricelli)做了著名的有關(guān)大氣壓力實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了真空現(xiàn)象以后，真空技術(shù)迅速發(fā)展?，F(xiàn)在，真空技術(shù)已經(jīng)成為一門獨(dú)立的前言學(xué)科。真空的概念真空量度單位1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mmHg=760(Torr)1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=1.013x105Pa1Torr=133.3Pa真空區(qū)域的劃分

粗真空低真空高真空超高真空極高真空

真空獲得—真空泵1654年，德國(guó)物理學(xué)家葛利克發(fā)明了抽氣泵，做了著名的馬德堡半球試驗(yàn)。

原理：當(dāng)泵工作后，形成壓差，p1>p2，實(shí)現(xiàn)了抽氣。真空泵的分類氣體傳輸泵:

是一種能將氣體不斷地吸入并排出泵外以達(dá)到抽氣目的的真空泵，例如旋片機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵、渦輪分子泵。氣體捕集泵:

是一種使氣體分子短期或永久吸附、凝結(jié)在泵內(nèi)表面的真空泵，例如分子篩吸附泵、鈦升華泵、濺射離子泵、低溫泵和吸氣劑泵。真空泵的主要參數(shù)抽氣速率:定義為在泵的進(jìn)氣口任意給定壓強(qiáng)下，單位時(shí)間內(nèi)流入泵內(nèi)的氣體體積

或表示為：其中，Q為單位時(shí)間內(nèi)流入泵的氣體量。泵的抽氣速率S并不是常數(shù)，隨P而變。旋片式機(jī)械泵

幾種常用真空泵的工作原理

1.旋片機(jī)械泵2.油擴(kuò)散泵水冷套；2.噴油嘴；3.導(dǎo)流管；4.泵殼；5.加熱器3.渦輪分子泵1.動(dòng)葉輪；2.泵殼；3.渦輪排；4.中頻電動(dòng)機(jī)；5.底座；6.出氣口法蘭；7.潤(rùn)滑油池；8.靜葉輪；9.電機(jī)冷卻水管.

2.相對(duì)真空計(jì)熱偶真空計(jì)(熱傳導(dǎo)真空計(jì))

測(cè)量范圍：100—10-1Pa熱陰極電離真空計(jì)測(cè)量范圍：1.33×10-1～1.33×10-5Pa超高真空熱陰極電離計(jì)測(cè)量范圍：1.33×10-1～1.0×10-10Pa

直接測(cè)量與壓強(qiáng)有關(guān)的物理量，再與絕對(duì)真空計(jì)相比較進(jìn)行標(biāo)定的真空計(jì)。薄膜厚度的測(cè)量干涉顯微鏡法

稱重法石英晶體振蕩器法真空蒸發(fā)鍍基本思想：提高溫度，熔解并蒸發(fā)材料將材料置于某種容器內(nèi)（上）將用高熔點(diǎn)金屬(W,Mo,Ta,Nb)制成的加熱絲或舟通上直流電，利用歐姆熱加熱材料將用絕緣材料(quartz,graphite,alumina,beryllia,zirconia)制成的坩堝通上射頻交流電，利用電磁感應(yīng)加熱材料常用蒸發(fā)源加熱絲加熱舟坩堝盒狀源（KnudsenCell）In-Sn絲NCVM鍍膜材料錫粒PVD蒸鍍法真空蒸鍍?yōu)R射蒸鍍粒子生成機(jī)構(gòu)熱能動(dòng)能粒子原子、離子原子、離子蒸鍍均勻性復(fù)雜形狀佳普通平面佳優(yōu)蒸鍍金屬可可蒸鍍合金可可蒸鍍耐熱化合物可可粒子能量很低0.1~0.5eV可提高1~100eV惰性氣體離子沖擊通常不可以可，或依形狀不可表面與層間的混合通常無(wú)可加熱（外加熱）通常無(wú)可蒸鍍速率10-9m/sec1.67~12.50.17~16.7影響良率的因素薄膜厚度50nm50-100nm>100nm薄膜厚度的均勻性

鎢絲籃的分布

鍍膜用量的分布

空間中真空度的均勻性噴涂的品質(zhì)

雜質(zhì)

橘皮

積漆電子束蒸發(fā)鍍?cè)恚豪秒娮邮訜崾鼓げ钠舭l(fā)后，凝結(jié)在基片表面成膜的一種方法。電子束獲得能量密度大，可加熱到3000度以上，可同時(shí)滿足高熔點(diǎn)材料蒸發(fā)，如鎢、SiO2、Al2O3等。被蒸鍍材料放在水冷坩堝內(nèi)，可免容器材料蒸發(fā)及其與膜材的反應(yīng)。電子束轟擊膜材時(shí)，會(huì)激發(fā)許多有害的反射電子、背散射電子及二次電子，損傷基片。 電子束蒸發(fā)鍍坩堝與材料襯底真空室真空泵厚度監(jiān)控儀充氣管道反應(yīng)氣體管道Plume電子槍E-GunCrucibleSubstratefixture常用蒸發(fā)材料形態(tài)SiO2/MgF2五氧化三鈦ZnS氧化鋯ZnS三氧化二鈦光學(xué)增透膜用于玻璃基底的增透膜

經(jīng)典的單層增透膜由一薄層MgF2構(gòu)成，MgF2在510nm時(shí)的折射率為n=1.38，需要的膜厚為d=92nm。因此，在510nm波長(zhǎng)時(shí)膜層有一個(gè)光學(xué)密度（厚度）n*d為1/4的波長(zhǎng)。鍍?cè)诩訜岬?50-300°C的玻璃基底上的MgF2，不但牢固，穩(wěn)定，并且相當(dāng)方便，經(jīng)濟(jì)，直接使用蒸發(fā)船便可。

想得到更低的反射率，最簡(jiǎn)單的方法是鍍一層CeF3和一層MgF2（各為1/4的光學(xué)厚度），可用蒸發(fā)船。2層膜的優(yōu)點(diǎn)是在可見光范圍的中段有更低的反射率，缺點(diǎn)在于在紅，藍(lán)端的反射率上升過(guò)快。

由于2層膜的效果不理想，為了達(dá)到理想的效果，必須使用3層或多層膜。

6層AR膜：玻璃/TiO2/SiO2/TiO2/SiO2TiO2/SiO2厚度范圍（nm）9~13/30~40/50~80/1~15/22~40/80~90AR寬度范圍：<0.6%,430~680nm真空濺射鍍?yōu)R射鍍膜是利用氣體放電產(chǎn)生的正離子在電場(chǎng)作用下轟擊作為陰極的靶材，使靶材中的原子（或分子）逸出并沉積到基板表材上形成所需要的膜。在陰極靶材上造一個(gè)正交的磁場(chǎng)，是的電離的幾率增加，就成為了廣泛應(yīng)用的磁控濺射鍍。分類：非反應(yīng)濺射反應(yīng)濺射直流磁控濺射中頻磁控濺射射頻磁控濺射成膜條件：靶材Ar周圍的真空環(huán)境磁控濺射原理1.氬氣電離ArAr++e2.在電場(chǎng)作用下電子會(huì)加速飛向陽(yáng)極3.在電場(chǎng)作用下，Ar+會(huì)加速飛向陰極的靶材，靶材離子及二次電子被擊出，前者到達(dá)基材表面形成薄膜，后者會(huì)被加速至陰極途中促成更多的電離4.垂直分布的磁力線將電子約束在靶材表面附近，延長(zhǎng)其在等離子中的運(yùn)動(dòng)軌跡，提高它參與氣體分子碰撞和電離過(guò)程中的幾率的作用。DC(導(dǎo)電材料)RF(絕緣介質(zhì)材料)反應(yīng)(氧化物、氮化物)或不反應(yīng)(金屬)+真空固體濺射粒子（離子或中性粒子）注入離子滲透深度入射離子濺射過(guò)程的物理模型磁控濺射原理為了提高離化率,增加濺射沉積的速率,在靶背面增加磁場(chǎng)是個(gè)有效的方法----電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交互作用,使得二次電子在靶面做螺旋式運(yùn)動(dòng),大大延長(zhǎng)了二次電子的運(yùn)動(dòng)行程，從而大大增加了它同氣體分子碰撞的機(jī)會(huì)，從而大大地提高了離化率，增加了濺射速率。磁控濺射的特點(diǎn)1.離化率高，等離子密度大，從而提高了濺射速率；2.減少了電子對(duì)基材的轟擊，從而有效地降低了基材的溫升；3.平面靶材利用率低，只有20-30%左右，不過(guò)目前可以使用旋轉(zhuǎn)圓柱靶材，可以獲得70%以上的利用率。濺射電流(生長(zhǎng)速率)壓強(qiáng)(濺射粒子的最高能量)壓強(qiáng)與靶材-襯底之間的距離(多孔性、質(zhì)地、晶體性）反應(yīng)氣體混合比(化學(xué)配比)襯底溫度(晶體性、密度和均勻性)襯底偏壓(薄膜結(jié)構(gòu)和化學(xué)配比)磁控濺射中的重要參數(shù)濺射靶材水平濺射鍍SputteringchamberBufferchamberUnloadingchamberPlasmatreatmentLoadingchamberrobotInSputteringChamberBufferChamberUnloadingChamberBufferChamberLoadingChamberOut價(jià)格低。金屬薄膜厚度只有0.5～2μm，不影響裝配。環(huán)保制程，無(wú)污染。欲濺射材料無(wú)限制被濺射基材幾無(wú)限制膜質(zhì)致密均勻、膜厚容易控制。附著力強(qiáng)EMI的優(yōu)點(diǎn)工藝：超聲波清洗---烘干---輝光清洗---鍍銅-（AlAgNi)—鍍不銹鋼性能：電阻耐蝕性附著力環(huán)境測(cè)試真空離子鍍真空離子鍍膜技術(shù)是將真空蒸發(fā)及濺射相結(jié)合的一種新鍍膜技術(shù)。離子鍍與蒸發(fā)鍍、濺射鍍的本質(zhì)區(qū)別：前者在基片上施加了負(fù)偏壓，后者在基片上未加負(fù)偏壓。在之前講過(guò)的各種蒸發(fā)鍍、濺射鍍技術(shù)中，若能在基片（導(dǎo)電基材）上施加一定幅值的直流或脈沖負(fù)偏壓，便可使其變成蒸發(fā)離子鍍、濺射離子鍍，統(tǒng)稱離子鍍?cè)阱兡さ耐瑫r(shí)，采用帶能離子轟擊基材表面和鍍膜層的鍍膜技術(shù)稱為離子鍍。離子轟擊的目的在于改善膜層的性能。

它借助于一種惰性氣體的輝光放電，使金屬或合金蒸氣離子化。離子經(jīng)電場(chǎng)加速而沉積在帶負(fù)電荷的工件上。

離子鍍應(yīng)用1、工藝性鍍膜：提高工件表面理化特性的鍍膜可使其使用壽命及生產(chǎn)效率成倍提高。如在切削刀具上鍍制2~5μm的TiN膜層，可使刀具壽命提高2~10倍，提高切削速度30%,提高進(jìn)給量20~100%，且使加工工件的光滑度提高一個(gè)等級(jí)。2、裝飾性鍍膜：離子鍍膜設(shè)備可制備多種色澤的膜層，由淺到深的金黃色，黑色，藍(lán)色以及彩色和復(fù)合色等等，在鐘表首飾，燈具廚具及各種裝飾性材料的加工過(guò)程中已被廣泛運(yùn)用。高速切削工具(鉆頭，銑刀等)：鍍---AlTiN，TiAlN等機(jī)加工工具(車刀，銑刀，滾刀等)：鍍---TiN，TiNC，TiAlN等模具(塑料擠壓模具，金屬成型模具等)：鍍---TiN，TiNC，TiAlN，CrC鋸片(金屬鋸片，石料鋸片，木工鋸片等)：鍍---TiN，CrC，TiCN，AlTiN產(chǎn)品名稱鍍膜材料微硬度(HV)摩擦系數(shù)內(nèi)應(yīng)力耐氧化溫度鍍膜顏色鍍膜結(jié)構(gòu)TiAlN氮化鈦鋁30000.4-1.5800暗紫色多層膜TiAlN氮化鋁鈦33000.3~0.35-1.5900黑紫色納米結(jié)構(gòu)DLC類金剛石25000.1~0.2N/A350灰黑色單層膜WC/C碳化鎢10000.1-1.0300灰黑色薄

膜TiN氮化鈦20000.4-2.5550金

色單層膜TiCN碳氮化鈦30000.4-4.0400灰

色多層膜CrN氮化鉻18000.5-1.5700銀白色單層膜

TiAlN-氮化鈦鋁多層膜結(jié)構(gòu)，適用于眾多種類工具，例如碳化鎢，陶瓷，高速鋼，具有良好的熱傳導(dǎo)率和優(yōu)秀的化學(xué)穩(wěn)定性，適用于高硬度模具之高速干式切削等各類切削刀具，及需耐溫，耐腐蝕性場(chǎng)合之模具，工具零配件。TiAlN-氮化鋁鈦(高鋁)納米結(jié)構(gòu)，更強(qiáng)化了附著力，硬度及減低內(nèi)應(yīng)力，適用于高硬度模具鋼材之高速，干式切削等各類切削刀具，及需耐溫、耐腐蝕性場(chǎng)合之模具、工具零配件。

離子鍍的種類（a）高頻放電離子鍍（b）空心陰極放電離子鍍(c)感應(yīng)加熱離子鍍

離子鍍時(shí)離子沉積的能量達(dá)到30～l000eV，故結(jié)合力極好，再?gòu)?fù)雜形狀的工件也能鍍覆，沉積速率也較快，一般在1～50μm／min。膜層致密無(wú)孔。

鍍膜：DLC氮化鈦、氮化鉭、氮化鋯及碳化鈦PMMA表面陶瓷涂層研究涂層特點(diǎn)：

有機(jī)無(wú)機(jī)雜化涂層

交聯(lián)式網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)透明

PMMA特點(diǎn)：

透明度>92%化學(xué)穩(wěn)定好耐候性易加工質(zhì)量輕抗沖擊性好是無(wú)機(jī)玻璃的8-10倍易劃傷耐熱性差溶膠一凝膠工藝作為一種先進(jìn)的工藝方法，由于具有反應(yīng)條件溫和、容易控制、材料性能調(diào)節(jié)余地大等特點(diǎn)，可以很方便地通過(guò)改變參與反應(yīng)的有機(jī)、無(wú)機(jī)組分含量，實(shí)現(xiàn)納米涂層的性能裁剪，得到所需性能。ParameterCoatingpH4viscidity10MPasBoilingpoint>70°CBurningtemperature279°CFlashpoint22°C

explodinglimit66.0g/m3Steampressure(Reid40°C)9.7kPadensity(22°C)0.92g/cm3

firingtemperature75°CThicknessofcoating2-3μmScratchresistance6N涂層參數(shù)基材前處理工藝流程Si（OC2H5）4+H2OSi（OH）4+4C2H5OH

水解反應(yīng)縮聚反應(yīng)nSi（OH）4nSiO2+2nH2O原材料：無(wú)水乙醇、鹽酸、正硅酸乙酯、流平劑、消泡劑、偶聯(lián)劑反應(yīng)方程：偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑是一類具有兩不同性質(zhì)官能團(tuán)的物質(zhì)，它們分子中的一部分官能團(tuán)可與有機(jī)分子反應(yīng)，另一部分官能團(tuán)可與無(wú)機(jī)物表面的吸附水反應(yīng)，形成牢固的粘合。硅烷偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑的通式為RSiX3，式中R代表氨基、巰基、乙烯基、環(huán)氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基團(tuán)，這些基團(tuán)和不同的基體樹脂均具有較強(qiáng)的反應(yīng)能力，X代表能夠水解的烷氧基（如甲氧基、乙氧基等）。硅烷偶聯(lián)劑在國(guó)內(nèi)有KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171這幾種型號(hào)。KH550γ-氨丙基三乙氧基硅烷

KH560γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷

KH570γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷CH2=C(CH3)COOC3H6Si(OCH3)3涂層制備參數(shù)PH值催化劑反應(yīng)溫度黏度陳化時(shí)間涂布的參數(shù)干燥溫度涂布方式的選擇噴涂

利用噴槍等噴射工具把涂料霧化后，噴射在被涂工件上的涂裝方法旋涂電子工業(yè)中，基片垂直于自身表面的軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)把液態(tài)涂覆材料涂覆在基片上的工藝浸涂將工件浸沒(méi)于涂料中，取出，除去過(guò)量涂料的涂裝方法涂層的測(cè)試附著力鉛筆硬度抗劃痕測(cè)試鋼絲絨測(cè)試耐溶劑測(cè)試熱沖擊測(cè)試Testingmethod:hammerscratchtestLDS（激光一體化成型）LDS工藝是由德國(guó)激光領(lǐng)域?qū)I(yè)企業(yè)LPKF激光電子股份有限公司開發(fā)的，在單組份注塑的部件上，利用激光在幾秒鐘之內(nèi)在塑料部件表面成型電路。采用這種方法將成型的電路激活，然后再金屬化。LPKF-LDS技術(shù)使用激光在復(fù)雜三維部件表面上照射成型天線電路，這些三維部件是采用LDS樹脂注塑成型的。該項(xiàng)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)包括，效率極高，為快速變更產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了極高的靈活性，并且提供在三維部件表面成型天線電路的方法。優(yōu)點(diǎn)

高柔性化－由于激光把計(jì)算機(jī)里的圖形直接轉(zhuǎn)移到注塑件上，無(wú)需額外的工具或掩膜。線路只取決于CAD數(shù)據(jù)。

模具成本大幅降低－因?yàn)榧す饩€路加工的MID可以用單組分注塑制作出來(lái)。激光是超微細(xì)線路制作的理想工具。高成本效益－對(duì)中小批量生產(chǎn)和