表面處理工藝PVD及其他ppt課件

1、外表處置工藝劉西凈2021年12月內(nèi)容物理氣相堆積塊狀資料 (靶材)薄膜物質(zhì)輸運能量輸運能量襯底物理氣相堆積原理u高真空 (HV)u高純資料u清潔和光滑的襯底外表u提供能量的電源PVD的四個條件真空這一術(shù)語譯自拉丁文Vacuo，其意義是虛無。其實真空應(yīng)了解為氣體較稀薄的空間。在指定的空間內(nèi)，低于一個大氣壓力的氣體形狀統(tǒng)稱為真空。真空形狀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)是根本實驗技術(shù)之一。自從1643年托里拆利(E. Torricelli)做了著名的有關(guān)大氣壓力實驗，發(fā)現(xiàn)了真空景象以后，真空技術(shù)迅速開展。如今，真空技術(shù)曾經(jīng)成為一門獨立的前言學(xué)科。真空的概念真空量度真空量度單單

2、位位1 1規(guī)規(guī)范大氣范大氣壓壓=760mmHg=760(Torr)=760mmHg=760(Torr)1 1規(guī)規(guī)范大氣范大氣壓壓=1.013x105 Pa=1.013x105 Pa1Torr=133.3Pa1Torr=133.3Pa真空區(qū)域的劃分真空區(qū)域的劃分 粗真空粗真空 低真空低真空 高真空高真空 超高真空超高真空 極高真空極高真空 )10760(101035Torrpa)1010(10108361Torrpa)1010(1010128106Torrpa)10(101210Torrpa)1010(1010313Torrpa真空的根本特點真空的根本特點 在真空中，氣體分子密度低，在某些情況下

3、，真空可以近似地看作沒有氣體“污染的空間。真空中，氣體分子或帶電粒子的平均自在程為： pkT22 其中為分子直徑，p為壓強，T為氣體溫度，k為玻耳茲曼常數(shù)。真空獲得真空泵1654年，德國物理學(xué)家葛利克發(fā)明了抽氣泵，做了著名的馬德堡半球?qū)嶒灐?原理：當(dāng)泵任務(wù)后，構(gòu)成壓差，p1 p2，實現(xiàn)了抽氣。真空泵的分類氣體傳輸泵氣體傳輸泵: : 是一種能將氣體不斷地吸入并排出泵外以是一種能將氣體不斷地吸入并排出泵外以到達抽氣目的的真空泵，例如旋片機械泵、油分散泵到達抽氣目的的真空泵，例如旋片機械泵、油分散泵、渦輪分子泵。、渦輪分子泵。氣體捕集泵氣體捕集泵: : 是一種使氣體分子短期或永久吸附、凝結(jié)是一種使氣

4、體分子短期或永久吸附、凝結(jié)在泵內(nèi)外表的真空泵，例如分子篩吸附泵、鈦升華泵在泵內(nèi)外表的真空泵，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。、濺射離子泵、低溫泵和吸氣劑泵。真空泵的主要參數(shù) 抽氣速率抽氣速率: : 定義為在泵的進氣口恣意給定壓強下，定義為在泵的進氣口恣意給定壓強下，單位時間內(nèi)流入泵內(nèi)的氣體體積單位時間內(nèi)流入泵內(nèi)的氣體體積 或表示為：或表示為： 其中，其中，Q Q為單位時間內(nèi)流入泵的氣體量。為單位時間內(nèi)流入泵的氣體量。 泵的抽氣速率泵的抽氣速率S S并不是常數(shù)，隨并不是常數(shù)，隨P P而變。而變。PQS1PPtVS 幾種常用真空泵的任務(wù)壓強范圍 旋片機械泵 吸附泵 分散泵

5、 渦輪分子泵 濺射離子泵 低溫泵pa251010pa251010pa501010pa811010pa1111010pa1001010旋片式機械泵 幾種常用真空泵的任務(wù)原理1. 旋片機械泵2. 油分散泵水冷套； 2. 噴油嘴； 3. 導(dǎo)流管；4. 泵殼； 5. 加熱器3.渦輪分子泵1. 動葉輪；2. 泵殼；3. 渦輪排；4. 中頻電動機；5. 底座；6. 出氣口法蘭；7. 光滑油池；8. 靜葉輪；9. 電機冷卻水管. 真空的丈量真空計1. 絕對真空計 直接丈量真空度的量具，如U型計、緊縮真空計(麥克勞真空計) 。 緊縮型真空計丈量范圍：103 10-3 PaU型計丈量范圍：105 10 Pa2.

6、 相對真空計熱熱偶真空偶真空計計( (熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)真空真空計計) ) 丈量范丈量范圍圍： ：100 10-1 Pa100 10-1 Pa熱熱陰極陰極電電離真空離真空計計 丈量范丈量范圍圍： ：1.331.3310-1 10-1 1.331.3310-5 Pa10-5 Pa超高真空熱陰極超高真空熱陰極電電離離計計 丈量范丈量范圍圍： ：1.331.3310-1 10-1 1.01.010-10Pa10-10Pa 直接丈量與壓強有關(guān)的物理量，再與絕對真空計相比較進展標(biāo)定的真空計。薄膜厚度的丈量干涉顯微鏡法干涉顯微鏡法 稱重法稱重法石英晶體振蕩器法石英晶體振蕩器法Amt 真空蒸發(fā)鍍 根本思想：提高溫

7、度，熔解并蒸發(fā)資料 將資料置于某種容器內(nèi)上 將用高熔點金屬(W, Mo, Ta, Nb)制成的加熱絲或舟通上直流電，利用歐姆熱加熱資料 將用絕緣資料(quartz, graphite, alumina, beryllia, zirconia)制成的坩堝通上射頻交流電，利用電磁感應(yīng)加熱資料真空蒸發(fā)真空泵加熱絲、舟或坩堝襯底架玻璃鐘罩厚度監(jiān)控儀充氣管道反響氣體管道襯底Plume常用蒸發(fā)源加熱絲加熱舟坩堝盒狀源Knudsen CellIn-Sn絲NCVM鍍膜資料錫粒NCVM工藝流程PVD蒸鍍法真空蒸鍍真空蒸鍍?yōu)R射蒸鍍?yōu)R射蒸鍍粒子生成機構(gòu)粒子生成機構(gòu)熱能熱能動能動能粒子粒子原子、離子原子、離子原子、離

8、子原子、離子蒸鍍均勻性蒸鍍均勻性復(fù)雜外形復(fù)雜外形佳佳普通普通平面平面佳佳優(yōu)優(yōu)蒸鍍金屬蒸鍍金屬可可可可蒸鍍合金蒸鍍合金可可可可蒸鍍耐熱化合物蒸鍍耐熱化合物可可可可粒子能量粒子能量很低很低0.10.5eV0.10.5eV可提高可提高1100eV1100eV惰性氣體離子沖擊惰性氣體離子沖擊通常不可以通常不可以可，或依形狀不可可，或依形狀不可外表與層間的混合外表與層間的混合通常無通常無可可加熱外加熱加熱外加熱通常無通常無可可蒸鍍速率蒸鍍速率10-9m/sec10-9m/sec1.6712.51.6712.50.1716.70.1716.7金屬在制成厚度低於100nm 的薄膜時,都會構(gòu)成島狀不延續(xù)的金屬

9、膜,使得其電阻率大幅添加NCVM不導(dǎo)電的原理性能：1、ESD , 阻值 (200M20G以上) ；2、RF的測試 ；3、常規(guī)信任性測試。網(wǎng)絡(luò)分析儀影響良率的要素薄膜厚度 50nm 50-100nm 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質(zhì)量 雜質(zhì) 橘皮 積漆電子束蒸發(fā)鍍原理：利用電子束加熱使膜材汽化蒸發(fā)后，凝結(jié)在基片外表成膜的一種方法。電子束獲得能量密度大，可加熱到3000度以上，可同時滿足高熔點資料蒸發(fā)，如鎢、SiO2、Al2O3等。被蒸鍍資料放在水冷坩堝內(nèi)，可免容器資料蒸發(fā)及其與膜材的反響。電子束轟擊膜材時，會激發(fā)許多有害的反射電子、背散射電子

10、及二次 電子，損傷基片。電子束蒸發(fā)鍍坩堝與資料襯底真空室真空泵厚度監(jiān)控儀充氣管道反響氣體管道Plume電子槍E-GunCrucibleSubstrate fixture常用蒸發(fā)資料形狀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時的折射率為n=1.38，需求的膜厚為d=92nm。因此，在510nm波長時膜層有一個光學(xué)密度厚度n*d為1/4的波長。鍍在加熱到250-300C的玻璃基底上的MgF2，不但結(jié)實，穩(wěn)定，并且相當(dāng)方便，經(jīng)濟，直接運用蒸發(fā)船便可。 想得到更低的反射率，最簡單的方法是鍍一層C

11、eF3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)點是在可見光范圍的中段有更低的反射率，缺陷在于在紅，藍端的反射率上升過快。 由于2層膜的效果不理想，為了到達理想的效果，必需運用3層或多層膜。 6層AR膜：玻璃/TiO2/SiO2/ TiO2/SiO2 TiO2/SiO2厚度范圍nm913/3040/5080/115/2240/8090AR寬度范圍：92%化學(xué)穩(wěn)定好耐候性易加工質(zhì)量輕抗沖擊性好 是無機玻璃的8-10倍易劃傷耐熱性差溶膠一凝膠工藝作為一種先進的工藝方法，由于具有反響條件溫暖、容易控制、資料性能調(diào)理余地大等特點，可以很方便地經(jīng)過改動參與反響的有機、無機組分含量，實現(xiàn)納

12、米涂層的性能裁剪，得到所需性能。Parameter CoatingpH4viscidity10 MPasBoiling point70CBurning temperature279CFlash point22C exploding limit66.0 g/m3Steam pressure (Reid 40C)9.7 kPadensity(22C)0.92 g/cm3 firing temperature75CThickness of coating2-3 mScratch resistance6N涂層參數(shù)基材前處置工藝流程SiOC2H54+H2O SiOH4+ 4C2H5OH 水解反響縮聚反響

13、nSiOH4 nSiO2 + 2nH2O原資料：無水乙醇、鹽酸、正硅酸乙酯、流平劑、消泡劑、偶聯(lián)劑反響方程：偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑是一類具有兩不同性質(zhì)官能團的物質(zhì)，它們分子中的一部分官能團可與有機分子反響，另一部分官能團可與無機物外表的吸附水反響，構(gòu)成結(jié)實的粘合。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，這些基團和不同的基體樹脂均具有較強的反響才干，X代表可以水解的烷氧基如甲氧基、乙氧基等。硅烷偶聯(lián)劑在國內(nèi)有KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171這幾種型號。KH550 -氨丙基三乙氧基硅烷 KH560 -縮水

14、甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷 KH570 -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值催化劑反響溫度黏度陳化時間涂布的參數(shù)枯燥溫度涂布方式的選擇噴涂 利用噴槍等放射工具把涂料霧化后，放射在被涂工件上的涂裝方法旋涂 電子工業(yè)中，基片垂直于本身外表的軸旋轉(zhuǎn)，同時把液態(tài)涂覆資料涂覆在基片上的工藝浸涂 將工件浸沒于涂料中，取出，除去過量涂料的涂裝方法涂層的測試附著力鉛筆硬度抗劃痕測試鋼絲絨測試耐溶劑測試熱沖擊測試Testing method: hammer scratch test LDS激光一體化成型LDS工藝是由德國激光領(lǐng)域?qū)I(yè)企業(yè)LPKF激

15、光電子股份開發(fā)的，在單組份注塑的部件上，利用激光在幾秒鐘之內(nèi)在塑料部件外表成型電路。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)運用激光在復(fù)雜三維部件外表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。該項技術(shù)的主要優(yōu)勢包括，效率極高，為快速變卦產(chǎn)品設(shè)計提供了極高的靈敏性，并且提供在三維部件外表成型天線電路的方法。優(yōu)點高柔性化 由于激光把計算機里的圖形直接轉(zhuǎn)移到注塑件上，無需額外的工具或掩膜。線路只取決于CAD數(shù)據(jù)。模具本錢大幅降低 由于激光線路加工的MID可以用單組分注塑制造出來。 激光是超微細線路制造的理想工具。 高本錢效益 對中小批量消費和微細線路加工有很

16、高的本錢效益。 高環(huán)保性 消費中沒有利用腐蝕性化學(xué)藥品。 LDS注塑注塑活化活化化學(xué)鍍化學(xué)鍍原資料選擇PA6/6T半芬芳聚半芬芳聚酰酰胺，基于胺，基于Ultramid ( BASF公司公司 ) 熱變熱變形的形的穩(wěn)穩(wěn)定性很定性很強強,適宜回流適宜回流焊焊 (也適宜無也適宜無鉛焊錫鉛焊錫) 具有很好的機械性能具有很好的機械性能 熱熱塑性聚塑性聚酯酯 (PBT,PET 及其混合物及其混合物),基于基于Pocan (Lanxess公司公司 ) 很好的機械和很好的機械和電電氣性能氣性能 其混合物都具有很好的其混合物都具有很好的熱變熱變形形穩(wěn)穩(wěn)定性定性 交交聯(lián)聯(lián)PBT (polybutylenterephathalate), 基于基于 Vestodur (Degussa公司公司 ) 抗游離防火性能抗游離防火性能 照射交照射交聯(lián)聯(lián)性使其具有可以抗高溫性能適宜一切性使其具有可以抗高溫性能適宜一切焊焊接工接工藝藝 LCP(液晶聚合物液晶聚合物), 基于基于 Vectra (Ticona公司公司) 很好的流很好的流動動性性 熱壓熱壓下很好的尺寸下很好的尺寸穩(wěn)穩(wěn)定性定性 PC/ABS(聚碳酸聚碳酸酯酯/丙丙烯腈烯腈/丁二丁二烯烯/苯乙苯乙烯烯) 很好的外表特性很好的外表特性 很好的機械性能很好的機械性能 可以進展激光活化的熱塑性塑料中含有一種特殊的有機金屬復(fù)合物形狀的添加物，這種添加物在聚焦激光束的照