真空镀膜是一种在真空环境下,通过物理或化学方法将材料沉积到基底表面形成薄膜的技术。这种薄膜可以赋予基底许多新的特性,比如提高硬度、增强耐磨性、改善光学性能、赋予装饰性外观等,被广泛应用于众多领域。
分类
物理气相沉积(PVD):
真空蒸发镀膜:把待镀材料置于真空室内,通过加热使其蒸发气化,蒸发出来的原子、分子等在基底表面沉积形成薄膜。例如在光学镜片镀膜中,将金属或金属化合物加热蒸发后沉积到镜片表面,以增加镜片的透光性、减少反射等。常见的加热方式有电阻加热、电子束加热等。
溅射镀膜:利用离子源产生的高能离子轰击靶材,使靶材表面的原子或分子被溅射出来,然后沉积到基底上形成薄膜。像在半导体制造中,常通过溅射镀膜来沉积金属薄膜作为电路的导电层,溅射的离子源可以是氩气等惰性气体离子化后形成的。
化学气相沉积(CVD):
是利用气态的先驱反应物,在基底表面通过化学反应生成固态薄膜的过程。比如在制备碳化硅薄膜时,可以让含有硅、碳元素的气态化合物通入到高温的反应腔室中,在基底表面发生化学反应,沉积出碳化硅薄膜。它常用于高温、高硬度涂层以及一些功能性薄膜的制备,像在刀具表面沉积耐磨涂层以提高刀具的使用寿命等。
为何PVD镀膜越来越受欢迎?薄膜质量好,适用范围广,环保性较好等等。
特点
薄膜质量好:
由于整个过程在真空环境下进行,杂质气体的混入量极少,所制备的薄膜纯度高、结构致密、附着力强,比如在光学镜片上通过 PVD 镀膜形成的抗反射膜,其薄膜质量高,能有效减少镜片反射,提升光学性能且不易脱落。
可以通过精确控制工艺参数来调节薄膜的微观结构和性能,像通过控制蒸发速率、溅射功率等能使薄膜的晶粒大小、致密度等达到理想状态。
可精确控制薄膜厚度:
能够依据不同的应用需求,通过精准调节镀膜时间、沉积速率等参数,实现对薄膜厚度从纳米级到微米级的精确控制。例如在半导体芯片制造中,对金属互连层薄膜的厚度有着严格的纳米级控制要求,PVD 技术就能很好地满足这一点。适用范围广:
几乎可以对所有的金属、合金、陶瓷、化合物等材料进行镀膜处理,无论是在金属基底上还是非金属基底(如塑料、玻璃等)上都能实现薄膜沉积,满足多样化的功能需求,像在塑料基底上镀金属薄膜实现电磁屏蔽功能,或者在金属刀具上镀陶瓷薄膜提高耐磨性等。
环保性较好:
相较于传统的电镀等化学镀膜方法,PVD 过程一般不涉及大量化学试剂的使用,产生的废液、废气等污染物相对较少,符合现代环保生产的要求,是一种较为绿色的镀膜技术。