PVD (Physical Vapor Deposition) 气 象沉积技术
报告人： 指导人：
2011.08.10
一．气象沉积技术概述
近年来表面工程学发展迅速，新的 表面涂层技术层出不穷，气象沉积就 是发展最快的新涂层技术之一。
（一）定义: 所谓气象沉积是利用在气 象中以物理或化学的反映过程，在工 件表面形成具有特殊性能的金属或化 合物涂层的方法。
二、真空区域的划分
各应用领域的不同，所应用真空度的范围也 有 所不同，针对我们应用所需划分为：
目前離子 鍍常用的 工作範圍
粗真空 中真空 高真空
一大氣壓~10+２Pa 10+２Pa~10-1-10Pa
極高真空 ＜10-10Pa
三、真空度的单位换算
1.013 9.797×10-2
9.869×10-6 1.315×10-3
0.986 0.967 6.804×10-2
1 9.669×10-2
1.020×10-4 1.360×10-2
10.206 10.009
0.703
10.341
1
帕(Pa)与(Torr)托尔換算
1Torr=133 Pa 1Pa＝7.50062×10-3Torr＝10-5bar＝10-2mbar 換算方法:Pa×133=Torr 102=100 101=10 100=1 10-1= 0.1 10-2=0.01 10-3=0.001 10-4=0.0001 10-5=0.00001 10-6=0.000001 1大气压是760Torr 換算方法:Torr÷133=Pa 1bar＝1000mbar＝750Torr
PVD镀膜机抽气结构
泵组与管道 抽气机构
管道
抽气口
真空室
阀门
高真空機組
真空机组
高阀
罗茨泵
羅茨泵
旋片真空泵
低 真空 机组
高真 空机组
旋转机 械泵
一、概真述空获得与抽气概念
真空获得就是「抽真空」，即利用各种真 空泵或其他方法，將被抽容器中的气体抽 除，使达到一定的真空度，以满足各种使 用要求。
下次项目内容预告
高尔夫球头 镀黑膜工艺介绍
二、真空泵的分类
（一）、气体传输泵

是一种能將气体不断的吸入並排出泵外，
达到抽气目的的真空泵。如旋转机械泵、
油扩散泵、分子泵。
（ 二）、气体捕集泵

是一种使气体分子被短期或永久地吸附
或凝結，在泵內表面的真空泵。如分子分
子吸附泵、钛升华泵、溅射离子泵、低温
泵等。
四、几种常用泵的 工作压强范围
泵的种类
压 強 (Pa)
10 103 102 101 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10
4
旋转机械 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ → 泵 (摻氣時)
旋转机械 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ → 泵(不摻 氣時)
吸附泵 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ →
扩散泵 渦轮分子 泵 钛升华泵
濺射离子 泵 低溫泵
←＋＋＋＋＋＋→ ←＋＋＋＋＋＋＋→
←＋＋＋＋＋＋→ ←＋＋＋＋＋＋＋→
←＋＋＋＋＋＋＋
PVD涂层的现状和产品展示
材质种类 水电镀 ＰＶＤ
不锈钢 否
是
钛合金 否
是
金属 锌铝合金 是
是
铜
是
是
铁
是
是
非金 ＡＢＳ ＵＶ 是 属 ＰＣ ＵＶ 是
PVD与水电镀的异同点
与PVD相关的真空基础与概论
一、真空概念
「真空」一词来自拉丁文，意即「虚无」的意思。 真正的真空是不存在的，那种认为「真空是什么 物质也不存在」的看法，客观上是完全错误的。 科学家称「低于一标准大气压的气体状态为真 空」，定义真空的质和量，即气体稀薄的程度为 「真空度」。一般习惯用压强来衡量真空度的高 低（压强愈高真空度愈底，压强愈底真空度愈高）
3. 沉积层是在真空条件下获得的，涂层的纯 度高
4. 在低温等离子体条件下产生，沉积层粒子 的整体活性大，易与反应气体进行化合反 应，获得各种涂层
5.沉积层薄，可方便的控制多个工艺参数. 6.沉积是在真空条件下进行的，没有有害气
体排出，属于无污染技术.
PVD膜层的优点:
a.附着力强、耐磨、耐腐蚀. b.抗氧化性强. c.色泽丰富、不变色、掉色。
方法（电子碰撞）:在低气压中，电子在电场的 作用下加速，获得足够的能量，与中性粒子碰撞 使之电离，产生低气压放电(所用的电场有直流 电场，射频电场和微波电场)
M
e-
++ + + +
M
M+
e-
PVD(物理气象沉积)的特点
1. 沉积层的材料来自固体物质源，采用各种 加热源使固体物质变为原子态.
2. 获得的沉积层薄，厚度范围为nm~μm (10-9~10-6 m)数量级，属薄膜范畴.
压力单位换算
Pa
Torr
Bar
(N.m2 (mmHg)
Atm
水柱
(15℃)m
1 133.332
105 9.806×104
7.500×10-3 1
750.62 735.559
6.894×103 51.714
1.013×105
760
9.797×103 73.489
10-5 1.333×10-3
1 0.980 6.894×10-2
相同点:
都是表面处理的范畴，都是通过一定的方式 使一种材料覆盖在另一种材料表面.
不同点:
PVD膜层，结合力更大，硬度高、耐磨擦、 耐腐蚀，膜层的性能以更稳定.膜层广泛，不会 产生有毒或有污染的物质和气体，对环境无不利
影响，符合现代绿色制造的发展方向.
未来重点工作
机台验收 转移安装 测试量产 工艺参数建立 (不同基材工艺参数) 量产线相关配置建立 评估新机
气象沉积技术的应用
气象沉积技术生产 制备的高硬度，高 耐热，高热导，高 耐腐蚀，抗氧化， 绝缘等涂层，特殊 性能的电学，光学 功能的涂层，装饰 装修涂层，已广泛 用于机械、航天、 建筑、五金装饰、 電子產品、汽配件 等行业
二．物理气象沉积（ＰＶＤ）
原理：物理气象沉积是一种物理气象反映 生长法．沉积过程是在真空或低气压气体 放电条件下，即在80~200℃等离子体条 件中进行的．涂层的物质源是固态物质， 利用气体放电或加熱的方式使靶材蒸发或 电离，经过“蒸发或溅射”后，在电场的 作用下，在工件表面生成与基材性能不同 的新的固态物质涂层．
分类：
１．真空蒸发镀
２．磁控溅射镀
３．多弧离子镀
通常获得能量的方法有两种：ａ热能 ｂ离 子撞击．在以上的三种方法中，第一种为属于热 能蒸发，后两种属等离子体气象沉积(离子撞击) 范围，目前应用上，泛称为离子镀。
物理气象沉积技术是在辉光放电，弧光放电 等低温等离子体条件下进行的，其物理基础是真
空物理基础和低温等离子体物理基础
与PVD相关的低温等离子体概述
定义:等離子體是一种
电离气体，是离子、
电子和高能原子的集
合体，整体显中性，
它是一种由带电粒子 Ar+
组成的电离状态.
Ar+
等离子体的现象，所 氬離子
发生的辉光放电原理，
产生离子溅射基理
靶靶材材 等离子体 晶圓工件
PVD技术中获得等离子体的方法
为了获得等离子体，必须使中性粒子电离。
（二）.分类: A.化学气象沉积（ＣＶＤ） B.物理气象沉积（PVD） C．等离子体增强化学气象沉（PECVD）
气象沉积的特点：
可以用来制备具有各种特殊力学性能和物 理化学性能（如：高硬度，高耐热，高热 导，高耐腐蚀，抗氧化，绝缘等）涂 层．不仅可以层积金属涂层，合金涂层， 还可以层积多种多样的化合物．非金属半 导体．陶瓷和有机物的单层和多层结构的 涂层．