1.1.3 干式法

1.1.3 干式法 

干式法一般用来制造超薄膜, 但不能大量生产, 所以不能作为结构材料使用。干式法生产主要包括真空镀膜法和磁控溅射镀膜两种。 

真空镀膜法(又称物理气相沉积, 俗称干镀法), 是现代非金属表面金属化的主要技术。它是将待镀件置于真空室中, 在高真空状态下, 采用加热或离子轰击的办法, 使金属材料由固态迅速(直接)转化为气态, 并沉积到镀件表面形成金属薄膜的方法。由于金属材料是以原子状态到达并沉积在镀件表面, 故形成的是连续且光亮的金属膜层, 再对其作封闭和保护处理, 则可保证其金属膜层始终光亮如新。 真空镀膜与化学沉积相比的最大特点是: 可镀制膜层的材质和色泽种类多, 膜层均匀, 对基材前处理简单, 可镀基材范围广, 生产成本低, 效率高, 无任何环境污染问题, 易于形成工业化生产。 

磁控溅射镀膜, 它利用几十电子伏或更高动能的荷能粒子轰击材料表面, 使其原子获得足够的能量而溅出进入气相, 这种溅出的复杂粒子散射过程称为溅射。溅射镀膜是利用溅射现象来达到制取各种膜层的目的。溅镀薄膜的性质、 均匀度都比真空镀膜优良, 但是镀膜速度比真空镀膜慢很多。新型的溅镀设备几乎都使用强力磁铁使电子成螺旋状运动以加速靶材周围的氩气离子化, 造成靶与氩气离子间的撞击机率增加, 提高溅镀速率。

一般金属镀膜都采用直流溅镀, 而不导电的陶瓷材料则使用RF交流溅镀, 基本的原理是在真空中利用辉光放电使氩气离子撞击靶材表面, 电浆中的阳离子会加速冲向作为被溅镀材的负电极表面, 这个冲击将使靶材的物质飞出而沉积在基板上形成薄膜。通过在与靶表面平行的方向上施加磁场, 利用电场和磁场相互垂直的磁控管原理减少了电子对基底的轰击, 可有效降低基底温度, 使高速溅射成为可能。

一般来说, 利用溅镀流程进行薄膜生产有几项特点: ①金属、 合金或绝缘物均可做成薄膜材料。②在适当的设定条件下可将多元复杂的靶材制作出同一组成的薄膜。③利用放电气氛中加入氧或其他的活性气体, 可以制作靶材物质与气体分子的混合物或化合物。 ④靶材输入电流及溅射时间可以控制, 容易得到高精度的膜厚。 ⑤与其他制造工艺相比, 有利于生产大面积的均一薄膜。 ⑥溅射粒子几乎不受重力影响, 靶材与基板位置可自由安排。 ⑦基板与膜的附着强度是真空镀膜数倍, 且由于溅射粒子带有高能量, 在成膜面会继续表面扩散而得到硬且致密的薄膜, 同时此高能量使基板只要较低的温度即可得到结晶膜。 ⑧薄膜形成初期成核密度高, 可生产10nm以下的极薄连续膜。

综上所述, 将各种生产箔材的方法的优、 缺点及产品用途比较如表1-1:

表1-1 各种箔材生产方法的比较