1.1.3 干式法

1.1.3 干式法 

干式法一般用來制造超薄膜, 但不能大量生產(chǎn), 所以不能作為結(jié)構(gòu)材料使用。干式法生產(chǎn)主要包括真空鍍膜法和磁控濺射鍍膜兩種。 

真空鍍膜法(又稱物理氣相沉積, 俗稱干鍍法), 是現(xiàn)代非金屬表面金屬化的主要技術(shù)。它是將待鍍件置于真空室中, 在高真空狀態(tài)下, 采用加熱或離子轟擊的辦法, 使金屬材料由固態(tài)迅速(直接)轉(zhuǎn)化為氣態(tài), 并沉積到鍍件表面形成金屬薄膜的方法。由于金屬材料是以原子狀態(tài)到達并沉積在鍍件表面, 故形成的是連續(xù)且光亮的金屬膜層, 再對其作封閉和保護處理, 則可保證其金屬膜層始終光亮如新。 真空鍍膜與化學沉積相比的最大特點是: 可鍍制膜層的材質(zhì)和色澤種類多, 膜層均勻, 對基材前處理簡單, 可鍍基材范圍廣, 生產(chǎn)成本低, 效率高, 無任何環(huán)境污染問題, 易于形成工業(yè)化生產(chǎn)。 

磁控濺射鍍膜, 它利用幾十電子伏或更高動能的荷能粒子轟擊材料表面, 使其原子獲得足夠的能量而濺出進入氣相, 這種濺出的復(fù)雜粒子散射過程稱為濺射。濺射鍍膜是利用濺射現(xiàn)象來達到制取各種膜層的目的。濺鍍薄膜的性質(zhì)、 均勻度都比真空鍍膜優(yōu)良, 但是鍍膜速度比真空鍍膜慢很多。新型的濺鍍設(shè)備幾乎都使用強力磁鐵使電子成螺旋狀運動以加速靶材周圍的氬氣離子化, 造成靶與氬氣離子間的撞擊機率增加, 提高濺鍍速率。

一般金屬鍍膜都采用直流濺鍍, 而不導電的陶瓷材料則使用RF交流濺鍍, 基本的原理是在真空中利用輝光放電使氬氣離子撞擊靶材表面, 電漿中的陽離子會加速沖向作為被濺鍍材的負電極表面, 這個沖擊將使靶材的物質(zhì)飛出而沉積在基板上形成薄膜。通過在與靶表面平行的方向上施加磁場, 利用電場和磁場相互垂直的磁控管原理減少了電子對基底的轟擊, 可有效降低基底溫度, 使高速濺射成為可能。

一般來說, 利用濺鍍流程進行薄膜生產(chǎn)有幾項特點: ①金屬、 合金或絕緣物均可做成薄膜材料。②在適當?shù)脑O(shè)定條件下可將多元復(fù)雜的靶材制作出同一組成的薄膜。③利用放電氣氛中加入氧或其他的活性氣體, 可以制作靶材物質(zhì)與氣體分子的混合物或化合物。 ④靶材輸入電流及濺射時間可以控制, 容易得到高精度的膜厚。 ⑤與其他制造工藝相比, 有利于生產(chǎn)大面積的均一薄膜。 ⑥濺射粒子幾乎不受重力影響, 靶材與基板位置可自由安排。 ⑦基板與膜的附著強度是真空鍍膜數(shù)倍, 且由于濺射粒子帶有高能量, 在成膜面會繼續(xù)表面擴散而得到硬且致密的薄膜, 同時此高能量使基板只要較低的溫度即可得到結(jié)晶膜。 ⑧薄膜形成初期成核密度高, 可生產(chǎn)10nm以下的極薄連續(xù)膜。

綜上所述, 將各種生產(chǎn)箔材的方法的優(yōu)、 缺點及產(chǎn)品用途比較如表1-1:

表1-1 各種箔材生產(chǎn)方法的比較