表面处理工艺-PVD及其他

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1、表面处理工艺刘西净2010年12月内容PVD（物理气相沉积）PMMA表面陶瓷涂层LDS（LaserDirectStructuring激光直接成型技术)真空及如何获得真空蒸发镀溅射镀离子镀物理气相沉积块状材料(靶材)薄膜物质输运能量输运能量衬底物理气相沉积原理高真空(HV)高纯材料清洁和光滑的衬底表面提供能量的电源PVD的四个条件真空”这一术语译自拉丁文Vacuo，其意义是虚无。其实真空应理解为气体较稀薄的空间。在指定的空间内，低于一个大气压力的气体状态统称为真空。真空状态下气体稀薄程度称为真空度，通常用压力

2、值表示。真空技术是基本实验技术之一。自从1643年托里拆利(E.Torricelli)做了著名的有关大气压力实验，发现了真空现象以后，真空技术迅速发展。现在，真空技术已经成为一门独立的前言学科。真空的概念真空量度单位1标准大气压=760mmHg=760(Torr)1标准大气压=1.013x105Pa1Torr=133.3Pa真空区域的划分粗真空低真空高真空超高真空极高真空真空的基本特点在真空中，气体分子密度低，在某些情况下，真空可以近似地看作没有气体“污染”的空间。真空中，气体分子或带电粒子的平均自由程为：

3、其中为分子直径，p为压强，T为气体温度，k为玻耳兹曼常数。真空获得—真空泵1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名的马德堡半球试验。原理：当泵工作后，形成压差，p1>p2，实现了抽气。真空泵的分类气体传输泵:是一种能将气体不断地吸入并排出泵外以达到抽气目的的真空泵，例如旋片机械泵、油扩散泵、涡轮分子泵。气体捕集泵:是一种使气体分子短期或永久吸附、凝结在泵内表面的真空泵，例如分子筛吸附泵、鈦升华泵、溅射离子泵、低温泵和吸气剂泵。真空泵的主要参数抽气速率:定义为在泵的进气口任意给定压强下，单位时间内

4、流入泵内的气体体积或表示为：其中，Q为单位时间内流入泵的气体量。泵的抽气速率S并不是常数，随P而变。几种常用真空泵的工作压强范围旋片机械泵吸附泵扩散泵涡轮分子泵溅射离子泵低温泵旋片式机械泵几种常用真空泵的工作原理1.旋片机械泵2.油扩散泵水冷套；2.喷油嘴；3.导流管；4.泵壳；5.加热器3.涡轮分子泵1.动叶轮；2.泵壳；3.涡轮排；4.中频电动机；5.底座；6.出气口法兰；7.润滑油池；8.静叶轮；9.电机冷却水管.真空的测量—真空计1.绝对真空计直接测量真空度的量具，如U型计、压缩真空计(麦克劳真空计

5、)。压缩型真空计测量范围：103～10-3PaU型计测量范围：105～10Pa2.相对真空计热偶真空计(热传导真空计)测量范围：100—10-1Pa热阴极电离真空计测量范围：1.33×10-1～1.33×10-5Pa超高真空熱阴极电离计测量范围：1.33×10-1～1.0×10-10Pa直接测量与压强有关的物理量，再与绝对真空计相比较进行标定的真空计。薄膜厚度的测量干涉显微镜法称重法石英晶体振荡器法真空蒸发镀基本思想：提高温度，熔解并蒸发材料将材料置于某种容器内（上）将用高熔点金属(W,Mo,Ta,Nb)制

6、成的加热丝或舟通上直流电，利用欧姆热加热材料将用绝缘材料(quartz,graphite,alumina,beryllia,zirconia)制成的坩埚通上射频交流电，利用电磁感应加热材料真空蒸发真空泵加热丝、舟或坩埚衬底架玻璃钟罩厚度监控仪充气管道反应气体管道衬底Plume常用蒸发源加热丝加热舟坩埚盒状源（KnudsenCell）In-Sn丝NCVM镀膜材料锡粒NCVM工艺流程PVD蒸镀法真空蒸镀溅射蒸镀粒子生成机构热能动能粒子原子、离子原子、离子蒸镀均匀性复杂形状佳普通平面佳优蒸镀金属可可蒸镀合金可可蒸

7、镀耐热化合物可可粒子能量很低0.1~0.5eV可提高1~100eV惰性气体离子冲击通常不可以可，或依形狀不可表面与层间的混合通常无可加热（外加热）通常无可蒸镀速率10-9m/sec1.67~12.50.17~16.7金属在制成厚度低於100nm的薄膜时,都会形成岛状不连续的金属膜,使得其电阻率大幅增加NCVM不导电的原理性能：1、ESD,阻值(200M~20G以上)；2、RF的测试；3、常规信赖性测试。网络分析仪影响良率的因素薄膜厚度50nm50-100nm>100nm薄膜厚度的均匀性钨丝篮的分布镀膜用量的

8、分布空间中真空度的均匀性喷涂的品质杂质橘皮积漆电子束蒸发镀原理：利用电子束加热使膜材汽化蒸发后，凝结在基片表面成膜的一种方法。电子束获得能量密度大，可加热到3000度以上，可同时满足高熔点材料蒸发，如钨、SiO2、Al2O3等。被蒸镀材料放在水冷坩埚内，可免容器材料蒸发及其与膜材的反应。电子束轰击膜材时，会激发许多有害的反射电子、背散射电子及二次电子，损伤基片。电子束蒸发镀坩埚与材料衬底真空室真空泵厚度监控仪充气