【圖文】真空鍍.

1、真空鍍真空鍍包括： 真空蒸鍍 濺鍍 離子鍍真空蒸鍍是在真空條件下，把鍍膜材料 加熱蒸發(fā)，使之氣化沉積在制品表面上形成 固態(tài)薄膜。被鍍金屬材料可以是金、銀、銅、 鋅、珞、鋁等，其中用的最多的是鋁。它與離子鍍和濺鍍同屬于物理氣相沉積 (PVD),蒸鍍方法簡(jiǎn)單，應(yīng)用較為廣泛。它分為蒸發(fā)過(guò)程，遷移過(guò)程和沉積過(guò)程。1 蒸發(fā)過(guò)程鍍膜材料在真空容器中加熱變?yōu)檎?氣的過(guò)程。它與材料的蒸氣壓和蒸發(fā)速率 有關(guān)。蒸氣壓是氣態(tài)與固態(tài)或氣態(tài)與液態(tài) 達(dá)到半衡時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的壓力，它的人小 取決于溫度。2 遷移過(guò)程蒸氣從蒸發(fā)源到制品表面的過(guò)程。 蒸發(fā)源與制品間的距離一般在1030cm.3 成膜過(guò)程蒸氣原子在基體上形成晶核，

2、然后長(zhǎng)大合并形成膜層。沉積薄膜大多 屬于此種類(lèi)型。影響薄膜生長(zhǎng)和性能的 因素有制品溫度，鍍膜真空度，蒸發(fā)速 率，制品材料和鍍膜材料。真空蒸鍍廣 泛用于鍍制各種金屬合金和化介物薄 膜，應(yīng)用于光學(xué)電子輕工和裝飾等領(lǐng) 域。真空蒸鍍具有如下特點(diǎn)：（1）大大減少了用鋁量，節(jié)省了能源和材料，降低 了成本，復(fù)合用鋁箔厚度多為0。07mm,而鍍鋁薄膜的 鋁層厚度約為0. 5um左右，其耗鋁量約為鋁箔的1 / 1401/180, H.生產(chǎn)速度可高達(dá)450m/mine（2）具有優(yōu)良的耐折性和良好的韌性，很少出現(xiàn)針 孔和裂口，無(wú)揉曲龜裂現(xiàn)象，因此對(duì)氣體、水蒸汽、氣味、 光線(xiàn)等的阻隔性提高。（3）具有極佳的金屬光澤，

3、光反射率可達(dá)97%；且可 以通過(guò)涂料處理形成彩色膜，其裝潢效果是鋁箔所不及的。（4）可采川屏蔽式進(jìn)行部分鍍鋁，以獲得任意圖案 或透明窗口，能看到內(nèi)裝物。（5）鍍鋁層導(dǎo)電性能好，能消除靜電效應(yīng)；其封口 性能好，尤其包裝粉末狀產(chǎn)品時(shí)，不會(huì)污染封口部分，保 證了包裝的密封性能。（6）對(duì)印刷、復(fù)合等后加工具有良好的適應(yīng)性。真空蒸鍍工藝對(duì)被鍍基材有以下兒點(diǎn)要求：（1）耐熱性好，基材必須能耐受蒸發(fā) 源的輻射熱和蒸發(fā)物的冷凝潛熱。（2）從薄膜基材上產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì) 要少；對(duì)吸濕性大的基材，在鍍膜前理。（3）基材應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和表面平 滑度。（4）對(duì)蒸鍍層的粘接性良好；對(duì)于PP、 PE等非極性材料，蒸鍍前應(yīng)

4、進(jìn)行表面處理、 以提高與鍍層的粘接性。常用的薄膜基材有：BOPET、BONY、 BOPP、PE、PVC等塑料薄膜和紙張 類(lèi)其它材料有：塑膠，玻璃等1 真空蒸鍍?cè)怼⒈诲儽∧せ模ㄍ矤钛b在真空蒸鍍機(jī)中， 用真空泵抽真空，使鍍膜屮的真空度達(dá)到1.3X10 21.3X103Pa,加熱圮鍋使高純 度的鋁絲在1200°C1400°C的溫度下溶化并蒸發(fā)成氣態(tài)鋁。氣 態(tài)鋁微粒在移動(dòng)的薄膜基材表面沉積、經(jīng)冷卻還原即形成一層 連續(xù)而光亮的金屬鋁層。真空蒸鍍金屬示意圖見(jiàn)圖14-9o通過(guò)控制金展鋁的蒸發(fā)速度、薄膜基材的移動(dòng)速度以及鍍 膜室的真空度等來(lái)控制鍍鋁層的厚度，一般鍍鋁層厚度在25 50

5、0nm,鍍鋁薄膜的寬度為800mm2000mmoS14-9真空蒸鍍金屬示意圖2真空蒸鍍方法。在基材表面蒸鍍鋁的方法有直接 蒸鍍法和轉(zhuǎn)移法兩種。（1）直接蒸鍍法。是被鎮(zhèn)基材直接通過(guò)真空鍍 膜機(jī)，將金屬鋁蒸鍍?cè)诨谋硌纬慑冧X薄膜。 直接蒸鍍法対基材的要求較高，尤其是要形成表面 光亮的金屬膜，必須要求基材具仃較好的表面平滑 度。如果紙張的表面較粗糙，要采用直接蒸鍍法， 在鍍鋁前需先進(jìn)行表面涂布。另外，在蒸鍍過(guò)程屮 基材的揮發(fā)物要少。因此直接蒸鍍法對(duì)基材有較大 的局限性，它主要適合于蒸鍍塑料薄膜，也可用于 紙張的蒸鍍，但紙張的質(zhì)量要求高，并對(duì)紙的定量 有一定的限度。（2）轉(zhuǎn)移法。是借助載體膜（真空

6、鍍鋁膜）將金屬 鋁層轉(zhuǎn)移到基材的表面而形成鍍鋁薄膜。轉(zhuǎn)移 法是在直接蒸鍍法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新工藝, 它克服了直接蒸鍍法對(duì)基材要求的局限性，尤 其適合于在各種紙及紙板上進(jìn)行鍍鋁，也可用 于塑料薄膜的鍍鋁。目前國(guó)外已將轉(zhuǎn)移法應(yīng)用到布、纖維、皮 革等基材的鍍鋁產(chǎn)品上。我國(guó)主要采用轉(zhuǎn)移法 生產(chǎn)鍍鋁紙。主要利用輝光放電(glow discharge)將氮?dú)?A)離子撞擊靶材 (target)®,靶材的原了被彈;II而堆積在基板表面形成薄膜。濺鍍薄膜的性質(zhì)、均勻度都比蒸鍍薄膜來(lái)的好，但是鍍膜速 度卻比蒸鍍慢很多。新型的濺鍍?cè)O(shè)備幾乎都使川強(qiáng)力磁飲將電子成螺旋狀運(yùn)動(dòng)以 加速靶材周?chē)牡獨(dú)怆x子化，造

7、成靶與氟氣離孑間的撞擊機(jī)率增 加，提高濺鍍速率。一般金屬鍍膜大都采川直流濺鍍，而不導(dǎo)電的陶磁材料則使 用RF交流濺鍍，基本的原理是在真 空丁利用輝光放電(glow discharge)將氟氣(Ar)離子扌竜擊靶材(target)農(nóng)面，電親中的陽(yáng) 離子會(huì)加速?zèng)_向作為被濺鍍材的負(fù)電極表而，這個(gè)沖擊將使靶 材的物質(zhì)飛出而沉積在基板上形成薄膜。利用濺鍍制程進(jìn)行薄膜披覆有幾項(xiàng)特點(diǎn)：(1) 金屬、合金或絕緣物均可做成薄膜材料。(2) 再適當(dāng)?shù)脑O(shè)定條件下可將多元復(fù)雜的靶材制作出同 一組成的薄膜。利用放電氣氛中加入氧或其它的活性氣體，可以制 作靶材物質(zhì)與氣體分子的混合物或化合物。(4)靶材輸入電流及濺射時(shí)間可

8、以控制，容易得到高精 度的膜厚。G)較其它'制程利于生產(chǎn)犬面積的均一薄膜。濺射粒了幾不受重力影響，靶材與基板位置可自由 安排。(6) 基板與膜的附著強(qiáng)度是一般蒸鍍膜的10倍以 上，且由于濺射粒子帶有高能量，在成膜而會(huì) 繼續(xù)表血擴(kuò)散而得到破且致密的薄膜，同時(shí)此 高能量使基板只要較低的溫度即可得到結(jié)晶膜。(7) 薄膜形成初期成核密度高，可生產(chǎn)10nm以 下的極薄連續(xù)膜。(8) 靶材的壽命長(zhǎng)，可長(zhǎng)時(shí)間自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)。(9) 靶材可制作成各種形狀，配合機(jī)臺(tái)的特殊 設(shè)計(jì)做更好的控制及最有效率的生產(chǎn)。一、DC Sputtering原理：(適合導(dǎo)體材料的 濺鍍)在真空濺鍍艙屮，打入Ar,電極加數(shù)KV

9、的直流 電，因而產(chǎn)生輝光放電。輝光放電將產(chǎn)生Ar電 漿，電漿中因陰極電位降而加速(陰極帶負(fù)電 荷)，沖撞target表面，使target面粒子濺射, 濺射粒子沉積于substrate上，形成薄膜。一般來(lái)說(shuō)，濺鍍時(shí)的放電電流，為放電壓，所 以，取決于targeto所以濺鍍于substrate的量正比于濺鍍裝置消耗 電力，反比于氣體壓力及ta rget到su bstrate的 距離。二、RF Sputtering原理：（適合所有固體材料之濺鍍） 如果target為絕緣體，則由J target表而帶正電位（target接 負(fù)電（陰極），因而造成靶材表而與陽(yáng)極的電位差消失，不 會(huì)持續(xù)放電，無(wú)法產(chǎn)生輝光

10、放電效應(yīng)，所以若將直流供電 改為RF電源，則絕緣體的target亦可維持輝光放電。接RF 電源后，電漿中電子移動(dòng)度將大丁離子移動(dòng)度，target表 面累積過(guò)剩電子，target表面直流偏用為負(fù)電位，如此即 可濺鍍。為使電力充分導(dǎo)入放電，在高周波電源及電極間插入阻 抗匹配電路。阻抗匹配電路與target電極間串聯(lián)電容器，絕緣體 target也會(huì)激起負(fù)電位偏壓。此負(fù)電位約在高周波濺鍍施加電壓的峰值（實(shí)效值的倍）。Targets水冷時(shí)同時(shí)施加RF高電壓，所以水冷臨 管要使用teflon等絕緣物，并用電阻高的冷卻水， 放電阻抗一般為,以將匹配電路整合成電 源的50 o電漿target間的靜電容量，為target表而電位 對(duì)時(shí)間的變化量。注意：RF的頻率不可過(guò)高，否則會(huì)不易對(duì) target供給電力。增加的話(huà)，則越容易產(chǎn)生濺鍍。 （也就是說(shuō)在越短的時(shí)間內(nèi)表而負(fù)電位增加越多的 話(huà)，越容易濺鍍，所以在RF供電頻率容許范圍內(nèi), 增加RF頻率可增加成膜率）三、濺鍍注意事項(xiàng)：3.1濺鍍時(shí)若欲增加成膜率，以提高cycle time,通常以加 大濺鍍電壓或降低Ar流量（減少Ar壓力）行之，但Ar流量若 過(guò)低將產(chǎn)生無(wú)法形成輝光放電的危險(xiǎn)，故最好還是以調(diào)整 濺鍍功率及電壓為準(zhǔn)。3.2當(dāng)靶材變薄后，由于靶與透明片距離增加，所以成膜 率將減少，請(qǐng)適時(shí)調(diào)整成膜率。3.3當(dāng)僅濺鍍一種材質(zhì)