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真空电镀镀膜技术原理 pvd真空电镀的应用市场分析

PVD简介
PVD是英文Physical Vapor Deposition的缩写，中文意思是“物理气相沉积”，是指在真空条件下，用物理的方法使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。

2. PVD镀膜和PVD镀膜机:
PVD(物理气相沉积)镀膜技术主要分为三类，真空蒸发镀膜、真空溅射镀和真空离子镀膜。对应于PVD技术的三个分类，相应的真空镀膜设备也就有真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机这三种。近十多年来，真空离子镀膜技术的发展是最快的，它已经成为当今最先进的表面处理方式之一。我们通常所说的PVD镀膜 ，指的就是真空离子镀膜；通常所说的PVD镀膜机，指的也就是真空离子镀膜机。

PVD镀膜技术的原理 —

3.PVD镀膜（离子镀膜）技术，其具体原理是在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。

4. PVD镀膜膜层的特点,采用PVD镀膜技术镀出的膜层，具有高硬度、高耐磨性（低摩擦系数）、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点，膜层的寿命更长；同时膜层能够大幅度提高工件的外观装饰性能。

5. PVD镀膜能够镀出的膜层种类,PVD镀膜技术是一种能够真正获得微米级镀层且无污染的环保型表面处理方法，它能够制备各种单一金属膜（如铝、钛、锆、铬等),氮化物膜（TiN、ZrN、CrN、TiAlN）和碳化物膜（TiC、TiCN),以及氧化物膜（如TiO等)。 PVD镀膜膜层的厚度 —PVD镀膜膜层的厚度为微米级，厚度较薄，一般为0.3μm ～ 5μm，其中装饰镀膜膜层的厚度一般为0.3μm ～ 1μm ，因此可以在几乎不影响工件原来尺寸的情况下提高工件表面的各种物理性能和化学性能，镀后不须再加工。

 PVD镀膜能够镀出的膜层的颜色种类 —PVD镀膜目前能够做出的膜层的颜色有深金黄色，浅金黄色，咖啡色，古铜色，灰色，黑色，灰黑色，七彩色等。通过控制镀膜过程中的相关参数，可以控制镀出的颜色；镀膜结束后可以用相关的仪器对颜色进行测量，使颜色得以量化，以确定镀出的颜色是否满足要求。
 PVD镀膜与传统化学电镀（水电镀）的异同PVD镀膜与传统的化学电镀的相同点是，两者都属于表面处理的范畴，都是通过一定的方式使一种材料覆盖在另一种材料的表面。两者的不同点是：PVD镀膜膜层与工件表面的结合力更大，膜层的硬度更高，耐磨性和耐腐蚀性更好，膜层的性能也更稳定；PVD镀膜不会产生有毒或有污染的物质。

9. PVD镀膜技术目前主要应用的行业,PVD镀膜技术的应用主要分为两大类：装饰镀膜和工具镀膜。装饰镀的目的主要是为了改善工件的外观装饰性能和色泽同时使工件更耐磨耐腐蚀延长其使用寿命；这方面主要应用五金行业的各个领域，如门窗五金、锁具、卫浴五金等行业。工具镀的目的主要是为了提高工件的表面硬度和耐磨性，降低表面的摩擦系数，提高工件的使用寿命；这方面主要应用在各种刀剪、车削刀具（如车刀、刨刀、铣刀、钻头等等）、各种五金工具（如螺丝刀、钳子等）、各种模具等产品中。:

10. PVD镀膜（离子镀膜）技术的主要特点和优势 —和真空蒸发镀膜真空溅射镀膜相比较，PVD离子镀膜具有如下优点：!
1 ．膜层与工件表面的结合力强，更加持久和耐磨 2 ．离子的绕射性能好，能够镀形状复杂的工件0 v+ R0 S4  3 ．膜层沉积速率快，生产效率高4 ．可镀膜层种类广泛5 ．膜层性能稳定、安全性高（获得FDA认证，可植入人体）7  6 A真空蒸发镀膜 真空溅射镀膜 真空离子镀膜 三种镀膜方式的比较*

比较项目 : 真空蒸发镀膜       真空溅射镀膜        真空离子镀膜 

ＮＣＶＭ真空蒸镀NCVM英文为non conductive vacuum metalization，中文翻译为：非导电真空金属化，所谓NCVM就是把镀膜转换成非金属离子,具有非导电性质,如此就能生产出具有金属光泽且不影响通讯功能产品. 使其在原有的素材上(一般是塑料)镀上一层金属薄膜使其增加质感，所镀膜层导电性能差甚至绝缘。在测试上通常有几件电气特性必须要通过：1、ESD , 阻值 (200M~20G以上) ；2、RF的测试 ；3、常规信赖性测试。'所用方法有蒸发和溅射，所用膜料为特殊的金属或合金，亦有氧化物材料可以达到此类性能。
测试方法：
1、万用表；
2、zircon；而为了测量镀膜件的绝缘效果,如果底材为纯塑料的话可用zircon(皓石针扫描仪)进行测量,在塑件内镶钢板时用则需用网络分析仪测试其绝缘效果及RF特性. 为了有效的测量PVD部件的RF特性, 我们有必要在RF环境里测量PVD部件的装载效果.通过参考自由空间的天线,并对比PVD部件载入时影响天线的的调音及回波损耗, 我们可以测量装置的回波损耗有效的完成测试PVD部件的RF特性,测试部件折金属或绝缘量与载入的数量有直接的关系.网络分析仪的使用方法可咨询供应商.而对于NCVM及TNCVM的分别只是在于表面呈现的外观效果来区分,其实质是一样的,在制程上没有多大的分别。即：底涂+VM+中涂+面涂。而TNCVM就是在中涂时加入色浆。在制程中最重要的是涂装这块，VM在制作非导工艺上相信大家也都了解，多采用SN及IN作为镀材。当然也有采用其它的材料做，但这里不加以讨论。涂装方面需看客户对于产品的要求而对应用不同体系的涂料(UV或PU型)的 ,也可两者混合使用,建议所有涂料都采用一家供应商,因为出了问题能很快分析出是那层漆出现问题.

 PC料--> 表面处理--> 喷涂UV底油漆UV--> IR流平--> UV曝光--> 真空镀膜--> 喷涂UV中涂UV--> IR流平--> UV曝光--> 镭雕图案--> 喷涂UV面漆UV--> IR流平--> UV曝光--> 完成.

溅镀工艺   溅镀,通常指的是磁控溅镀,属于高速低温溅镀法.该工艺要求真空度在1×10-3Torr左右，即1.3×10-3Pa的真空状态充入惰性气体氩气(Ar)，
并在塑胶基材（阳极）和金属靶材（阴极）之间加上高压直流电，由于辉光放电(glow discharge)产生的电子激发惰性气体，产生等离子体，等离子体将金属靶材的原子轰出，
沉积在塑胶基材上. 
   
真空电镀镀膜技术 原理: 
以几十电子伏特或更高动能的荷电粒子轰击材料表面，使其溅射出进入气相，可用来刻蚀和镀膜。入射一个离子所溅射出的原子个数称为溅射产额(Yield)产额越高溅射速度越快，以Cu,Au,Ag等最高，Ti,Mo,Ta,W等最低。一般在0.1-10原子/离子。  离子可以直流辉光放电(glow discharge)产生，在10-1—10 Pa真空度，在两极间加高压产生放电，正离子会轰击负电之靶材而溅射也靶材，而镀至被镀物上。正常辉光放电(glow discharge)的电流密度与阴极物质与形状、气体种类压力等有关。溅镀时应尽可能维持其稳定。任何材料皆可溅射镀膜，即使高熔点材料也容易溅镀，但对非导体靶材须以射频（RF）或脉冲（pulse）溅射；且因导电性较差，溅镀功率及速度较低。金属溅镀功率可达10W/cm2,非金属＜5W/cm2
   
  二极溅镀射： 靶材为阴极，被镀工件及工件架为阳极，气体（氩气Ar）压力约几Pa或更高方可得较高镀率。 
磁控溅射：在阴极靶表面形成一正交电磁场，在此区电子密度高，进而提高离子密度，使得溅镀率提高(一个数量级)，溅射速度可达0.1—1 um/min膜层附着力较蒸镀佳， 是目前最实用的镀膜技术之一.其它有偏压溅射、反应溅射、离子束溅射等镀膜技术溅镀机设备与工艺（磁控溅镀）溅镀机由真空室，排气系统，溅射源和控制系统组成。溅射源又分为电源和溅射枪（sputter gun） 磁控溅射枪分为平面型和圆柱型，其中平面型分为矩型和圆型，靶材料利用率30- 40%，圆柱型靶材料利用率>50% 溅射电源分为：直流（DC）、射频（RF）、脉冲（pulse），直流：800-1000V（Max）导体用，须可灾弧。 射频：13.56MHZ，非导体用。 
脉冲：泛用，最新发展出溅镀时须控制参数有溅射电流，电压或功率，以及溅镀压力（5×10-1—1.0Pa）,若各参数皆稳定，膜厚可以镀膜时间估计出来。 靶材的选择与处理十分重要，纯度要佳，质地均匀，没有气泡、缺陷，表面应平整光洁。对于直接冷却靶，须注意其在溅射后靶材变薄，有可能破裂特别是非金属靶。一般靶材最薄处不可小于原靶厚之一半或5mm。

 磁控溅镀操作方式和一般蒸镀相似，先将真空抽至1×10-2Pa，再通入氩气(Ar)离子轰击靶材，在5×10-1—1.0Pa的压力下进行溅镀其间须注意电流、电压及压力。开始时溅镀若有打火，可缓慢调升电压，待稳定放电后再关shutter.在这个过程中，离子化的惰性气体(Ar)清洗和暴露该塑胶基材表面上数个毛细微空，并通过该电子与自塑胶基材表面被清洁而产生一自由基，并维持真空状态下施以溅镀形成表面缔结构，使表面缔结构与自由基产生填补和高附着性的化学性和物理性的结合状态，以在表面外稳固地形成薄膜. 其中，薄膜是先通过把表面缔造物大致地填满该塑胶毛细微孔后并作链接而形成．溅镀与常用的蒸发镀相比，溅镀具有电镀层与基材的结合力强-附着力比蒸发镀高过１０倍以上，电镀曾致密，均匀等优点．
真空蒸镀需要使金属或金属氧化物蒸发汽化，而加热的温度不能太高，否则，金属气体沉积在塑胶基材放热而烧坏塑胶基材．溅射粒子几不受重力影响，靶材与基板位置可自由安排,薄膜形成初期成核密度高，可生产10nm以下的极薄连续膜,靶材的寿命长，可长时间自动化连续生产。靶材可制作成各种形状，配合机台的特殊设计做更好的控制及最有效率的生产    溅镀利用高压电场做发生等离子镀膜物质，使用几乎所有高熔点金属，合金和金属氧化物，如：铬，钼，钨，钛，银，金等．而且，它是一个强制沉积的过程，采用这种工艺获得的电镀层与塑胶基材附着力远远高于真空蒸镀法．但，加工成本相对较高．

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