| 度魔银 |
2023-09-01 09:18 |
镀膜知识分享
一、镀膜技术可区分为哪几类? P>|sCF
可区分为：(1)真空蒸镀 (2)电镀 (3)化学反应 (4)热处理 (5)物理或机械处理 a]I~.$G
二、蒸镀的加热方式包括哪几种?各具有何特点? ~BXy)IB6
加热方式分为： [-#q 'S
(1)电阻加热 (2)感应加热 (3)电子束加热 (4)雷射加热 (5)电弧加热
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各具有的特点： >R\!Qk
(1)电阻加热：这是一种最简单的加热方法，设备便宜、操作容易是其优点。 !zfV (&
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(2)感应加热：加热效率佳，升温快速，并可加热大容量。 o;pJjC]
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(3)电子束加热：这种加热方法是把数千eV之高能量电子，经磁场聚焦，直接撞击蒸发物加热，温度可以高达30000C。而它的电子的来源有二：高温金属产生的热电子，另一种电子的来源为中空阴极放电。 xp"F)6
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(4)雷射加热：激光束可经由光学聚焦在蒸镀源上，产生局部瞬间高温使其逃离。最早使用的是脉冲红宝雷射，而后发展出紫外线准分子雷射。紫外线的优点是每一光子的能量远比红外线高，因此准分子雷射的功率密度甚高，用以加热蒸镀的功能和电子束类似。常被用来披覆成份复杂的化合物，镀膜的品质甚佳.它和电子束加热或溅射的过程有基本上的差异，准分子雷射脱离的是微细的颗粒，后者则是以分子形式脱离。 (~ :ip)v
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(5)电弧加热： yJ8_<A
阴极电弧沉积的优点为： '5 9{VA6h
(1)蒸镀速率快，可达每秒1.0微米 NRe=O*O
(2)基板不须加热 !@
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(3)可镀高温金属及陶瓷化合物 >V& GL{
(4)镀膜密高且附着力佳 <mQ9YO#
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三、真空蒸镀可应用在哪些产业? 4}<[4]f?|
主要产业大多应用于装饰、光学、电性、机械及防蚀方面等，现就比较常见者分述如下： ,u.A[{@py
1.镜片的抗反射镀膜(MgO、MgF2、SiO2等)，镜片置于半球支顶，一次可镀上百片以上。 ` >k7^!Ds
2.金属、合金或化合物镀膜，应用于微电子当导线、电阻、光电功能等用途。 Z&GjG6 t
3.镀铝或钽于绝缘物当电容之电极。 >i2W YT
4.特殊合金镀膜MCrAlY具有耐热性抗氧化性，耐温达1100OC，可应用须耐高温环境的工件，如高速切削及成形加工、涡轮引擎叶片等。 {\
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5.镀金属于玻璃板供建筑物之装饰及防紫外线。 /J&_ZDNV~
6.离子蒸镀镀铝，系以负高电压加在被镀件上，再把铝加热蒸发，其蒸气经由电子撞击离子化，然后镀到钢板上。 3+I"Dm,
7.镀铝于胶膜，可供装饰或标签，且镀膜具有金属感等。最大的用途就是包装，可以防潮、防空气等的渗入。 VS5D)5w#
8.机械零件或刀磨具镀硬膜(TiC、TiN、Al2O3)这些超硬薄膜不但硬度高，可有效提高耐磨性，而且所需厚度剪小，能符合工件高精度化的要求。 1_)Y{3L
9.特殊合金薄片之制造。 Dwah_ p8
10.镀多层膜于钢板，改善其性能。 wUzMB ]w
11.镀硅于CdS太阳电池，可增加其效率。 U +@rLQ.-
12.奈米粉末之制造，镀于冷基板上，使其不附着。 j|y"Lcq
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四、TiN氮化钛镀膜具有哪些特点? OUm,;WNLf
有以下的优点： 5^36nEoA(
(1)抗磨损 R=L-Ulhk
(2)具亮丽的外观 t\-;n:p-
(3)具安全性，可使用于外科及食品用具。 #:[C F:
(4)具润滑作用，可减少磨擦。 R ^6^ {q
(5)具防蚀功能 ODPWFdRar
(6)可承受高温 ? UB E0C
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五、CVD化学气相沉积法反应步骤可区分为哪五个步骤? ,)t/1oQ}>^
(1)不同成份气相前置反应物由主流气体进来，以扩散机制传输基板表面。理想状况下，前置物在基板上的浓度是零，亦即在基板上立刻反应，实际上并非如此。 G 2FD'Sf
(2)前置反应物吸附在基板上，此时仍容许该前置物在基板上进行有限程度的表面横向移动。 kBrU%[0O
(3)前置物在基板上进行化学反应，产生沉积物的化学分子，然后经积聚成核、迁移、成长等步骤，最后联合一连续的膜。 /6#i$\ j
(4)把多余的前置物以及未成核的气体生成物去吸附。 k FE<M6a9@
(5)被去吸附的气体，以扩散机制传输到主流气相，并经传送排出。 8s6^!e&
六、何为化学气相蒸镀(CVD)?主要的优缺点有哪些？ dijHi
化学气相蒸镀乃使用一种或多种气体，在一加热的固体基材上发生化学反应，并镀上一层固态薄膜。 g|x* sZR~Y
优点: !l1jQq_mK
(1)真空度要求不高，甚至可以不需要真空，例如热喷覆 t~
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(2)沉积速率快，大气CVD可以达到1μm/min |`@ 7G`x
(3)与PVD比较的话。化学量论组成或合金的镀膜较容易达成 NMhI0Ix$w
(4)镀膜的成份多样化，如金属、非金属、半导体、光电材料、钻石薄膜 ]goPjfWvU"
(5)可以在复杂形状的基材镀膜，甚至渗入多孔的陶瓷 n`|CD Kb
(6)厚度的均匀性良好，低压CVD甚至可以同时镀数十芯片 8Y~\:3&1<
缺点: dqw0ns.2
(1)热力学及化学反应机制不易了解或不甚了解 gnZc`)z
(2)需要在高温下进行，有些基材不能承受，甚至和镀膜产生作用 gPy}.g{tH$
(3)反应气体可能具腐蚀性、毒性或爆炸性，处理时需小心 ^e1mK4`
(4)反应生成物可能残余在镀膜上，成为杂质 e u?DSad
(5)基材的遮蔽很难 8>ODt KI *
七、良好的薄膜须具备那些特性?影响的因素有哪些? v c b}Gk
通俗的定义为在正常状况下，其应用功能不会失效。想要达到这个目的，一般而言这层薄膜必须具有坚牢的附着力、很低的内应力、针孔密度很少、够强的机械性能、均匀的膜厚、以及足够的抗化学侵蚀性。薄膜的特性主要受到沉积过程、成膜条件、接口层的形成和基材的影响，随后的热处理亦扮演重要角色。 >2LlBLQ
八、沉积的薄膜有内应力的存在，其来源为何? biAa&
(1)薄膜和基材之间的晶格失配 8,?*e YNjb
(2)薄膜和基材之间的热膨胀系数差异 6 G?7>M
(3)晶界之间的互挤 QZ_8r# 2x
九、膜厚的量测方法有哪些? |=s jG f
大致上可分为原位量测、离位量测两类 + :k"{I
原位星测系指镀膜进行中量测，普遍使用在物理气相沉积，如微天平、光学、电阻量测。 -! :h]
离位量测系指镀膜完成后量测，对电镀膜的行使较为普遍，具有了解电镀效率的目的，如质量、剖面计、扫描式电子显微镜。 ]0 myoWpi3
十、何为物理蒸镀?试简述其步骤? &^])iG,Ew
物理蒸镀就是把物质加热挥发，然后将其蒸气沉积在预定的基材上。由于蒸发源须加热挥发，又是在真空中进行，故亦称为热蒸镀或真空蒸镀。 w:@W/e*9N
其可分为三个步骤 4XArpKA
(1)凝态的物质被加热挥发成汽相 *& rV}vVP^
(2)蒸汽在具空中移动一段距离至基材 (^LR 9 CW
(3)蒸汽在基材上冷却凝结成薄膜
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