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PVD現階段有三種主流生產工藝:
1、蒸鍍(evaporative PVD)
2、濺鍍(sputtering PVD)
3、離子鍍(ion plating PVD)
不同方法的選擇主要取決于產品用途與應用場景。
(1)蒸鍍:原理為在真空條件下,采用一定的加熱蒸發方式蒸發鍍膜材料(或稱膜料)并使之氣化,粒子飛至基片表面凝聚成膜。特點是工藝簡單,因為蒸鍍是使用較早、用途較廣泛的氣相沉積技術,成膜方法簡單,在國內工藝成熟,但是應用受限,因為蒸鍍不適用高溶點材料(如鉬,鎢),低硬度材料(如非金屬材料),以及非導電材料等。相比濺射而言,蒸鍍蒸發太慢,也不能用時間控制厚度,鍍膜層不均勻且易脫落,不適合大規模生產。
(2)濺鍍:原理是電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原發生碰撞,電離出大量的氬離子和電子,電子飛向基片。氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材,濺射出大量的靶材。原子沉積到基層表面形成膜層。特點為顆粒細小(濺射鍍膜因離化方式的不同,使之形成的膜層顆粒細小,可用于光學級別鍍膜)、鍍層均勻(濺射鍍膜因顆粒細,緩慢沉積再配合適當裝載方式可實現高精度鍍膜)、結合力高(相對于傳統鍍膜,與基體間的結合力高),但是沉積率低(因為離化方式,濺射鍍膜的膜層沉積率低,作為工業鍍膜來講生產效率低下)并且工藝復雜(濺射鍍膜在制備復合涂層時工藝控制復雜,設備需要更高的配置)。
(3)離子鍍:是蒸鍍和濺鍍結合的一種鍍膜技術,原理采用電弧放電的方法,在固體的陰極靶材上直接蒸發金屬,蒸發物是從陰極弧光輝點放出的陰極物質的離子,從而在基材表面沉積成為薄膜。特點是生產效率高(在PVD技術中,對于硬質涂層來講,電弧涂層可在保證涂層結合力的前提條件下,最短時間內完成工藝)、附著性高(電弧鍍膜,單個離子能量高,涂層可牢固的沉積在基材表面,難以剝離,遠超過常規化學涂覆以及電學涂覆)、工藝穩定(電弧鍍膜因工藝技術成熟,設備可靠性高,在制備涂層,尤其是復合涂層上可實現精確的控制,品質可靠)。缺點是鍍膜速率相對較慢,而且設備成本很高。