NCVM彩色非導(dǎo)電性鍍膜工藝

1、NCVM 學(xué)習(xí)簡(jiǎn)報(bào)NCVM-Painting目 錄 技朮背景 工作原理 工藝流程 設(shè)備保養(yǎng) 新機(jī)調(diào)試 R F 測(cè)試技朮背景 VM：是Vacuum Metallization 的縮寫(xiě)，即真空鍍膜。 按照成膜機(jī)理成膜機(jī)理不同：VM分為PVD與CVD。PVD又有濺鍍、 蒸鍍、離子鍍之分。 按照鍍膜功能鍍膜功能不同：VM又有CVM與NCVM之分，即導(dǎo)電性 鍍膜與非導(dǎo)電性鍍膜-Non-conductive vacuum metallization TNCVM即為彩色非導(dǎo)電性鍍膜工藝。 PVD：是Physical Vapor Deposition的縮寫(xiě)，即物理氣相沉積。 它是在真空條件下，利用各種物理方法

2、，將鍍料氣化成原子、 分子、離子，直接沉積到工件表面的方法。 蒸鍍蒸鍍：是在真空條件下，運(yùn)用電阻加熱方式加熱蒸發(fā)物質(zhì)，使之蒸發(fā) 成氣態(tài)，氣態(tài)粒子流直接射向工件，并在工件表面沉積成固態(tài) 薄膜的物理過(guò)程。技朮背景VMPVDCVDPCVDEVD蒸鍍?yōu)R鍍離子鍍技朮背景PVD優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 高金屬質(zhì)感、艷麗飽滿的色彩效果 優(yōu)異的功能性(高硬度、高耐磨性) 底材選擇多樣化：金屬、玻璃、塑膠 制程良好的穩(wěn)定性及再現(xiàn)性 解決高光塗裝諸多外觀問(wèn)題 環(huán)保技朮背景 降低物質(zhì)的沸點(diǎn)和氣化點(diǎn) 減少氣體分子之間的碰撞次數(shù) 提高金屬蒸氣分子的平均自由程 減少氣體、雜質(zhì)，提供清潔工作條件 減少空氣對(duì)金屬氧化等不良影響 相對(duì)濺鍍附著

3、力差、成本低、對(duì)工件形狀不敏感蒸鍍工藝特點(diǎn)蒸鍍工藝特點(diǎn)技朮背景 中漆或面漆透過(guò)稀鬆VM金屬層與底漆直接接觸附著。 真空定義： 1大氣壓下，1mol氣體(6.05*1023molecule)佔(zhàn)有22.4L 空間，相當(dāng)於1cm3空間內(nèi)有1019氣體分子，氣體對(duì)氣壁碰撞產(chǎn)生壓力，大小為760mm汞柱或稱760Torr。注意： 真空技術(shù)中，一密閉容器內(nèi)保持真空，並不是指真正的空，也就是內(nèi)部並非全無(wú)氣體。在所謂的高真空狀態(tài)下，仍有為數(shù)可觀的氣體。技朮背景技朮背景1atm(大氣壓) =760mmHg =760Torr =1.013105Pa =1013mbar =14.7psi =1.03327kg/cm

4、2 真空單位： 氣體分子密度： 表示單位體積氣體分子數(shù)目，與氣體壓力、溫度有關(guān)，一般在760Torr下，0 時(shí)，氣體分子密度為： 2.7*1019 molecule/cm3 由此推算： 0 時(shí)， 760Torr=2.7*1019 molecule/cm3 1Torr=3.55*1016 molecule/cm3 5*10-2Torr=1.78*1015 molecule/cm3 6*10-5Torr=2.13*1012 molecule/cm3技朮背景 氣體分子自由程： 一個(gè)氣體分子相鄰前后兩次碰撞所經(jīng)歷的路程。 氣體分子平均自由程： 一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)所有氣體分子彼此碰撞所經(jīng)經(jīng)歷的平均距離，或者同一

5、分子在規(guī)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)碰撞所經(jīng)歷的平均值。 自然環(huán)境中，氣體分子一直在高速直線運(yùn)動(dòng)，常溫下速度為470m/s(約為音速)。因氣體分子密度高，分子一直在彼此碰撞，人感覺(jué)不到氣體分子在運(yùn)動(dòng)。真空環(huán)境下，氣體分子碰撞幾率降低，自由路徑加長(zhǎng)。技朮背景 常溫下氣體分子平均自由程： 760Torr=3.72*10-8 cm 1*10-3Torr=5 cm 2*10-4Torr=25 cm 1*10-4Torr=50 cm 5*10-5Torr=100 cm 5*10-2Torr=0.1 cm 6*10-5Torr=83cm技朮背景 蒸氣壓： 水蒸氣壓與溫度關(guān)系表： 壓力/Torr 76092.523.84.

6、50.15*10-410-24溫度/ 10050250-40-78.5-196技朮背景 氣體負(fù)荷： 真空系統(tǒng)的目的，是要制造一個(gè)壓力低，氣體分子數(shù)目少的空間，真空室內(nèi)氣體來(lái)源如下圖示：體 積 氣 體漏 氣滲 透蒸 發(fā)油 氣回 流 不同真空度，氣體負(fù)荷來(lái)源不同： 10-1Torr以上，主要?dú)怏w負(fù)荷：原有體積氣體； 10-1Torr10-3Torr：水蒸氣(來(lái)自真空桶壁與被鍍物)； 10-4Torr10-6Torr：水蒸氣、CO、H2 因此，真空度抽到10-4Torr時(shí)，真空腔若無(wú)漏氣，主要?dú)怏w來(lái)源是真空腔壁與真空腔內(nèi)零組件表面釋放出的氣體，以及被鍍物本身的釋氣。技朮背景技朮背景 真空區(qū)域劃分：

7、真空指壓強(qiáng)小于101,325Pa 低真空：1.013*105Pa1.33*103Pa(76010Torr) 中真空：1.33*103Pa1.33*10-1Pa(1010-3Torr) 高真空：1.33*10-1Pa1.33*10-6Pa(10-310-8Torr) 超高真空：1.33*10-6Pa1.33*10-12Pa (10-810-14Torr)技朮背景低真空：低真空：氣體分子數(shù)多，以熱運(yùn)動(dòng)為主，分子間碰 撞頻繁，平均自由程短；中真空：中真空：產(chǎn)生氣體導(dǎo)電現(xiàn)象，氣體流動(dòng)由黏稠狀轉(zhuǎn) 換為分子狀，液體沸點(diǎn)降低引起劇烈蒸發(fā)， 分子間碰撞減少，平均自由程增加；高真空：高真空：分子按直線飛行，分子

8、間碰撞大為減少， 氣體熱傳導(dǎo)與內(nèi)摩擦已變得與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)；超高真空：超高真空：分子間極少碰撞，可歸為高真空范圍。 DYC設(shè)備鍍膜原理： 1.將真空腔內(nèi)空氣排出，一般真空度要求須達(dá)到2*10-4Torr以上，此真空度氣體的平均自由程25cm； 2.利用鎢絲把靶材(如Sn)加熱至氣化溫度； 3.氣化的Sn分子以相當(dāng)於音速撞擊到被鍍物而附著， 若真空度太差，平均自由程不夠，則Sn原子氣化後有可能會(huì)碰撞到其它殘留氣體，而無(wú)法往被鍍物撞擊，會(huì)導(dǎo)致膜厚不足。技朮背景技朮背景 電阻加熱方式： 用絲狀或片狀的高熔點(diǎn)金屬做成蒸發(fā)源，將蒸發(fā)物質(zhì) 放在其中，接通電源利用電阻加熱蒸發(fā)物質(zhì)使其蒸發(fā)的方 法。 蒸發(fā)源的選用：

9、 高熔點(diǎn)、低蒸氣壓，在蒸發(fā)溫度下不會(huì)與蒸發(fā)物質(zhì)發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)或互溶但與蒸發(fā)物質(zhì)潤(rùn)濕效果好，且具用一定 的機(jī)械強(qiáng)度。同時(shí)，根據(jù)蒸發(fā)要求和蒸發(fā)源的特性，蒸發(fā) 源應(yīng)保持一定的形狀。 常用材料有：鎢(現(xiàn)用)、鉬、鉭、石墨、氮化硼 常用形狀有：多股螺旋形(現(xiàn)用)、U形、正弦波形、 圓錐管形、薄板形、舟形元素熔點(diǎn)/蒸發(fā)溫度/蒸發(fā)源絲片坩堝Ag9611030TaMoWMoCAl6591220WBNTiC/CYiB2-BNAu10631400WMoMoCCr19001400WCCu10841260MoTaNbWMoCAl2O3Fe15361480WBeOAl2O3Mg650440WTaNiFeFeCAl2O3

10、Ni14501530WAl2O3BeOTi17001750WTaCThO2Pd15501460W(鍍Al2O3)Al2O3Zn420345WTaMoAl2O3FeCMoPt17702100WThO2ZrO2Te450275WTaMoMoTaCAl2O3Rh19662040WThO2ZrOY14771649WAl2O3BN金屬Sb630530鉻鎳合金TaNi-Zr18502400W-Se217240MoFe鉻鎳合金金屬Al2O3Si14101350-BeZrO2ThO2CSn2321250鉻鎳合金MoTaAl2O3C常用蒸發(fā)單質(zhì):技朮背景技朮背景化合物熔點(diǎn)/蒸發(fā)溫度/蒸發(fā)源材料蒸發(fā)物Al2O32

11、0301800WMoAlOAlOOO2(AlO)2Bi2O38171840Pt-CeO1956-WCeOCeO2MoO3795610MoPt(MoO3)3(MoO3)4.5NiO20901586Al2O3NiO2NiOOSiO-1025TaMoSiOSiO217301250Al2O3TaMoSiOO2TiO21840-TiOTiTiO2O2WO314731140PtW(WO3)3WO3ZnS18301000MoTa-MgF212631130PtMoMgF2(MgF2)2(MgF2)3AgCl455690MoAgCl(AgCl)3常用蒸發(fā)化合物: Sn：第五周期,A族 熔點(diǎn)：231.89 沸點(diǎn)：

12、2260 密度：白Sn:7.28g/cm3 灰Sn:5.75g/cm3 脆Sn:6.54g/cm3 特性：延展性好，空氣中表面 生成SnO2而穩(wěn)定，緩慢 溶於稀酸，能溶於強(qiáng)鹼技朮背景 In：第五周期,A族 熔點(diǎn)：156.61 沸點(diǎn)：2080 密度：7.30g/cm3 特性：稀散元素之一，有延展 性，空氣中很穩(wěn)定，易 溶於酸、鹼，不能分解 水50Sn5s25p2118.749In5s25p1114.8工作原理抽 氣 管 路真空桶身真空桶門(mén)外 部 冷 凍 管油 擋 板 (含 冷 凍 盤(pán) )百 葉 窗銅 電 極預(yù) 留 孔銅 電 極預(yù) 留 孔冷 卻 水管 路預(yù) 留 孔DYC蒸鍍?cè)O(shè)備示意蒸鍍?cè)O(shè)備示意技朮

13、背景名稱名稱意義意義控制屏閥門(mén)黑色閥門(mén)打開(kāi)控制屏閥門(mén)白色閥門(mén)關(guān)閉LV桶身泄氣閥HV高真空閥(細(xì)抽閥)RV粗抽閥FV前置閥RP油回轉(zhuǎn)泵MP真空加強(qiáng)泵(魯式泵)DP油擴(kuò)散泵POLYCOLD超低溫冷凍機(jī)CH1低真空探頭，量測(cè)泵浦管路真空度，范圍：7503.75*10-4 TorrCH2全領(lǐng)域真空探頭，量測(cè)桶身真空度，范圍：7503.8*10-9 TorrSP1使用CH2，粗抽轉(zhuǎn)細(xì)抽設(shè)定點(diǎn)，ON: 5*10-2 Torr, OFF: 8*10-2 TorrSP2使用CH2，MP全速啟動(dòng)設(shè)定點(diǎn)， ON: 10 Torr, OFF: 15TorrSP3使用CH2，蒸鍍?cè)O(shè)定點(diǎn)， ON: 1*10-4 Tor

14、r, OFF: 8*10-4 TorrDYC-1318BSD設(shè)備示意設(shè)備示意1#1#真空門(mén)示意圖2#2#真空門(mén)示意圖工作原理真空桶示意真空桶示意掛具電極桿3#4#6#16#20#25#30#35#37#38#電極棒11#電極桿掛具3#4#6#16#20#25#30#35#37#38#11#電極棒 適量的擴(kuò)散油在擴(kuò)散泵底部加熱器加熱后成為油蒸氣，當(dāng)油蒸氣充滿噴射筒后從細(xì)縫噴射而出，噴射出的高速油蒸氣分子向下撞擊空氣分子使之集中于擴(kuò)散泵下半部並從下部的擴(kuò)散出口管路被機(jī)械泵抽走。撞擊后的油蒸氣接觸泵壁后冷凝并流入底部的加熱器。循環(huán)此過(guò)程，可以達(dá)到持續(xù)不斷的排氣效果。油擴(kuò)散泵工作原理油擴(kuò)散泵工作原理工

15、作原理水 冷 油 擋 板冷 卻 水 入 水( 2028 )氣 體 分 子油 蒸 氣噴 射 筒冷 卻 水 出 水( 3545 )加 熱 器擴(kuò) 散 泵 浦 油桶 壁 溫 度( 2030 )桶 壁 溫 度( 4050 )冷 卻 水 入 水冷 卻 水 入 水氣 體 分 子1*10- 51*10- 4101001*10- 35*10- 2最 高 進(jìn) 氣 壓 力 8*10- 2 接 機(jī) 械 泵 浦最 高 壓 力 1*10- 1 在泵腔內(nèi)有兩個(gè)”8“字形的轉(zhuǎn)子相互垂直地安裝在一對(duì)平行軸上，由傳動(dòng)比為1的一對(duì)齒輪帶動(dòng)做彼此反向的同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子和泵殼內(nèi)壁之間，保持有一定的間隙(0.20.3mm)

16、，以保証轉(zhuǎn)子高速運(yùn)行。一般對(duì)工作氣體中的灰塵和水蒸氣不敏感。終極真空度達(dá)5*10-3Torr。魯式泵工作原理魯式泵工作原理工作原理氣體進(jìn)入 是一種變?nèi)菔綁嚎s機(jī)，抽真空能力一般從760Torr1*10-2Torr泵腔內(nèi)有轉(zhuǎn)子，通過(guò)轉(zhuǎn)子來(lái)壓縮空氣。通常需要使用油冷(冷卻介質(zhì)是空氣和水)，同時(shí)達(dá)到密封的作用。油回轉(zhuǎn)泵工作原理油回轉(zhuǎn)泵工作原理工作原理油位視鏡油流電磁閥油流視鏡泄油閥氣鎮(zhèn)閥門(mén)氣體進(jìn)入氣體排除閥 當(dāng)真空度抽到10-1Torr時(shí)，真空桶內(nèi)大部份都是水 蒸氣，由水蒸氣壓與溫度關(guān)系知若桶內(nèi)有一溫度很低的表面足以凝固水蒸氣分子，則可提高真空度。Polycold實(shí)質(zhì)是一臺(tái)“高性能的冷水機(jī)”，也有冷凝

17、器和蒸發(fā)器，利用高性能的冷凝劑可以達(dá)到-120，以使真空桶中的水蒸氣快速高效冷凝成液態(tài)，并由收集器收集。 真空度與最低冷凍表面溫度對(duì)照表：POLYCOLD工作原理工作原理工作原理真空度/Torr7601*10-32*10-41*10-41*10-51*10-6最低冷凍表面溫度/ 0-90-98-102-112-122工作原理本體內(nèi)部冷卻水壓縮機(jī)除霜出口管手動(dòng)隔離閥冷卻出口管手動(dòng)隔離閥冷媒回流管手動(dòng)隔離閥除霜電磁閥冷卻電磁閥安全釋壓閥手動(dòng)隔離閥(抽真空，填充冷媒用)冷凍盤(pán)真空腔POLYCOLD工作原理工作原理TC1：壓縮機(jī)溫度TC2：冷卻水溫度TC3：進(jìn)DP溫度TC4：出DP溫度TC7：出Pol

18、ycold溫度TC8：進(jìn)Polycold溫度正常情況下：TC3應(yīng)TC7 TC4應(yīng)90%。3.殘留的靶材： a.鎢絲間隙如有殘留時(shí)須檢查：鎢絲有無(wú)變形、固定鎢絲的螺絲有無(wú)鬆動(dòng)、外部電壓有無(wú)變化、電極參數(shù)有無(wú)變化。 b.滴落爐底的靶材殘留及時(shí)清理。4.爐體清潔：清潔真空膠圈、及時(shí)清理殘留物、每班開(kāi)機(jī)後生產(chǎn)前必須空鍍一爐。5.設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)：保証日、周、月、季、年保養(yǎng)正常進(jìn)行及確認(rèn)保養(yǎng)效果。新機(jī)調(diào)試鍍膜穩(wěn)定性調(diào)試鍍膜穩(wěn)定性調(diào)試新產(chǎn)品靶材用量選擇時(shí)應(yīng)注意：Ar會(huì)引起真空倉(cāng)氣流紊亂，盡量少用通過(guò)DOE試驗(yàn)尋找靶材用量的示意圖如下：高溫高濕測(cè)試失效區(qū)間RF測(cè)試失效區(qū)間OK區(qū)間氬氣通入量/sccm靶材重量/ g3

19、.02.52.01.51.00.6255075100125150靶材重量OK區(qū)域該區(qū)域高溫高濕測(cè)試NG該區(qū)域RF測(cè)試NG新機(jī)調(diào)試新產(chǎn)品靶材用量調(diào)試新產(chǎn)品靶材用量調(diào)試靶材重量低高RF測(cè)試a.與客戶確認(rèn)測(cè)試區(qū)域，此區(qū)域一般在天線附近；b.開(kāi)發(fā)測(cè)試定位治具：治具確保產(chǎn)品波形位置固定，便於與素材波形對(duì)比；c.對(duì)治具進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)証(使用同一素材多次測(cè)試以驗(yàn)証治具穩(wěn)定性)；d.制作不同RF限度樣品，含OK,NG以及臨界狀態(tài)的樣品約3050pcs給客戶確認(rèn)；e.依客戶確認(rèn)的樣品進(jìn)行測(cè)試人員GR&R培訓(xùn)，一致性須90%。開(kāi)發(fā)流程開(kāi)發(fā)流程目前測(cè)試方法有用於隨線測(cè)試的Stud Scanner(導(dǎo)電測(cè)試)以及產(chǎn)品終檢的Agilent ENA(網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試)。以Moto為例，其GSM測(cè)試頻段為8001600MHZRF測(cè)試開(kāi)發(fā)流程開(kāi)發(fā)流程50-5dBMHZ050-50321產(chǎn)品RF曲線(圖中虛線)隻要不碰撞上下兩實(shí)線則RF測(cè)試OK。a1b2a2b1outS11S21S12S2