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镀膜技术十个常见问题解答

一、镀膜技术可区分为那几类?

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 

二、蒸镀的加热方式包括那几种?各具有何特点?

加热方式分为:
(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

各具有的特点:
(1)电阻加热:这是一种z*简单的加热方法,设备便宜、操作容易是其优点。

(2)感应加热:加热效率佳,升温快速,并可加热大容量。

(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。

(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。z*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。

(5)电弧加热:

阴极电弧沉积的优点为:
(1)蒸镀速率快,可达每秒1.0微米 
(2)基板不须加热 
(3)可镀高温金属及陶瓷化合物 
(4)镀膜密高且附着力佳

三、真空蒸镀可应用在那些产业?

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:
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。

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。3.镀铝或钽于绝缘物当电容之电极。

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。

5.镀金属于玻璃板供建筑物之装饰及防紫外线。

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。

7.镀铝于胶膜,可供装饰或标签,且镀膜具有金属感等。z*大的用途就是包装,可以防潮、防空气等的渗入。

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。

9.特殊合金薄片之制造。

10.镀多层膜于钢板,改善其性能。

11.镀硅于CdS太阳电池,可增加其效率。

12.奈米粉末之制造,镀于冷基板上,使其不附着。

四、TiN氮化钛镀膜具有那些特点? 

有以下的优点:
(1)抗磨损   (2)具亮丽的外观   (3)具安全性,可使用于外科及食品用具。   (4)具润滑作用,可减少磨擦。   (5)具防蚀功能  (6)可承受高温

五、CVD化学气相沉积法反应步骤可区分为那五个步骤?

(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。

(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。

(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,z*后联合一连续的膜。

(4)把多余的前置物以及未成核的气体生成物去吸附。 

(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。

六、何为化学气相蒸镀(CVD)?主要的优缺点有那些?

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。 

优点:
(1)真空度要求不高,甚至可以不需要真空,例如热喷覆
(2)沉积速率快,大气CVD可以达到1μm/min 
(3)与PVD比较的话。化学量论组成或合金的镀膜较容易达成 
(4)镀膜的成份多样化,如金属、非金属、半导体、光电材料、钻石薄膜等等 
(5)可以在复杂形状的基材镀膜,甚至渗入多孔的陶瓷 
(6)厚度的均匀性良好,低压CVD甚至可以同时镀数十芯片   
缺点: 
(1)热力学及化学反应机制不易了解或不甚了解
(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 
(3)反应气体可能具腐蚀性、毒性或爆炸性,处理时需小心
(4)反应生成物可能残余在镀膜上,成为杂质 
(5)基材的遮蔽很难

七、良好的薄膜须具备那些特性?影响的因素有那些?

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。

八、沉积的薄膜有内应力的存在,其来源为何?

(1)薄膜和基材之间的晶格失配 
(2)薄膜和基材之间的热膨胀系数差异 
(3)晶界之间的互挤 

九、膜厚的量测方法有那些?

大致上可分为原位量测、离位量测两类 
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。   
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。

十、何为物理蒸镀?试简述其步骤?

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。
其可分为三个步骤
(1)凝态的物质被加热挥发成汽相 
(2)蒸汽在具空中移动一段距离至基材 
(3)蒸汽在基材上冷却凝结成薄膜
 

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