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真空鍍膜之蒸發(fā)鍍膜機(jī)的原理及性能
標(biāo)簽: 真空鍍膜
2015-03-27  閱讀

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真空中制備膜層,包括鍍制晶態(tài)的金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等單質(zhì)或化合物膜。雖然化學(xué)汽相沉積也采用減壓、低壓或等離子體等真空手段,但一般真空鍍膜是指用物理的方法沉積薄膜。真空鍍膜有三種形式,即蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜和離子鍍。

通過(guò)加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉積在固體表面,稱(chēng)為蒸發(fā)鍍膜。這種方法z*早由M.法拉第于1857年提出,現(xiàn)代已成為常用鍍膜技術(shù)之一。蒸發(fā)鍍膜與其他真空鍍膜方法相比,具有較高的沉積速率,可鍍制單質(zhì)和不易熱分解的化合物膜。用作真空蒸發(fā)鍍的裝置稱(chēng)為蒸發(fā)鍍膜機(jī)。

電鍍?cè)O(shè)備真空中制備膜層可防止膜料和鍍件表面的污染,消除空間碰撞,提高鍍層的致密性和可制備單一化合物的特殊功能的鍍層。對(duì)于大面積鍍膜,常采用旋轉(zhuǎn)基片或多蒸發(fā)源的方式以保證膜層厚度的均勻性。膜厚決定于蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率和時(shí)間(或決定于裝料量),并與源和基片的距離有關(guān)。從蒸發(fā)源到基片的距離應(yīng)小于蒸氣分子在殘余氣體中的平均自由程,以免蒸氣分子與殘氣分子碰撞引起化學(xué)作用。排氣系統(tǒng)一般由機(jī)械擴(kuò)散泵、管道和閥門(mén)組成。目前所用的蒸發(fā)源主要有電阻加熱、電子束加熱、感應(yīng)加熱、電弧加熱和激光加熱等多種形式。蒸氣分子平均動(dòng)能約為0.1~0.2電子伏。薄膜厚度可由數(shù)百埃至數(shù)微米。

為了提高鍍層厚度的均勻性,真空室內(nèi)的鍍件夾具有行星機(jī)構(gòu)或自轉(zhuǎn)加公轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)裝置,如用行星運(yùn)動(dòng)方式,這種運(yùn)動(dòng)方式成膜均勻性好,臺(tái)階覆蓋性能良好,鍍件裝載量大,可以充分利用真空鍍膜室的有效空間,是目前經(jīng)常采用的運(yùn)動(dòng)方式。蒸發(fā)鍍膜機(jī)主要由真空室、排氣系統(tǒng)、蒸發(fā)系統(tǒng)和電氣設(shè)備四部分組成。

蒸發(fā)物質(zhì)如金屬、化合物等置于坩堝內(nèi)或掛在熱絲上作為蒸發(fā)源,待鍍工件,如金屬、陶瓷、塑料等基片置于坩堝前方。通過(guò)加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉積在固體表面,稱(chēng)為蒸發(fā)鍍膜。電氣設(shè)備包括測(cè)量真空和膜層厚度及控制臺(tái)等。因此,排氣系統(tǒng)既要求在較短的時(shí)間內(nèi)獲得低氣壓以保證快速的工作循環(huán),也要求確保在蒸氣鍍膜時(shí)迅速排除從蒸發(fā)源和工作物表面所產(chǎn)生的氣體。為了提高抽氣速率,可在機(jī)械泵和擴(kuò)散泵之間加機(jī)械增壓泵。蒸發(fā)物質(zhì)的原子或分子以冷凝方式沉積在基片表面。蒸發(fā)式鍍膜機(jī)常用蒸發(fā)源是用來(lái)加熱膜材使之汽化蒸發(fā)的裝置。真空室是放置鍍件、進(jìn)行鍍膜的場(chǎng)所,直徑一般為400~700mm,高400~800mm,用不銹鋼制作,有水冷卻裝置。待系統(tǒng)抽至高真空后,加熱坩堝使其中的物質(zhì)蒸發(fā)。蒸發(fā)系統(tǒng)包括蒸發(fā)源和加熱蒸發(fā)源的電氣設(shè)備。