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PVD现阶段有三种主流生产工艺:
1、蒸镀(evaporative PVD)
2、溅镀(sputtering PVD)
3、离子镀(ion plating PVD)
不同方法的选择主要取决于产品用途与应用场景。
(1)蒸镀:原理为在真空条件下,采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料(或称膜料)并使之气化,粒子飞至基片表面凝聚成膜。特点是工艺简单,因为蒸镀是使用较早、用途较广泛的气相沉积技术,成膜方法简单,在国内工艺成熟,但是应用受限,因为蒸镀不适用高溶点材料(如钼,钨),低硬度材料(如非金属材料),以及非导电材料等。相比溅射而言,蒸镀蒸发太慢,也不能用时间控制厚度,镀膜层不均匀且易脱落,不适合大规模生产。
(2)溅镀:原理是电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原发生碰撞,电离出大量的氩离子和电子,电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材,溅射出大量的靶材。原子沉积到基层表面形成膜层。特点为颗粒细小(溅射镀膜因离化方式的不同,使之形成的膜层颗粒细小,可用于光学级别镀膜)、镀层均匀(溅射镀膜因颗粒细,缓慢沉积再配合适当装载方式可实现高精度镀膜)、结合力高(相对于传统镀膜,与基体间的结合力高),但是沉积率低(因为离化方式,溅射镀膜的膜层沉积率低,作为工业镀膜来讲生产效率低下)并且工艺复杂(溅射镀膜在制备复合涂层时工艺控制复杂,设备需要更高的配置)。
(3)离子镀:是蒸镀和溅镀结合的一种镀膜技术,原理采用电弧放电的方法,在固体的阴极靶材上直接蒸发金属,蒸发物是从阴极弧光辉点放出的阴极物质的离子,从而在基材表面沉积成为薄膜。特点是生产效率高(在PVD技术中,对于硬质涂层来讲,电弧涂层可在保证涂层结合力的前提条件下,最短时间内完成工艺)、附着性高(电弧镀膜,单个离子能量高,涂层可牢固的沉积在基材表面,难以剥离,远超过常规化学涂覆以及电学涂覆)、工艺稳定(电弧镀膜因工艺技术成熟,设备可靠性高,在制备涂层,尤其是复合涂层上可实现精确的控制,品质可靠)。缺点是镀膜速率相对较慢,而且设备成本很高。