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多弧离子PVD镀膜设备镀工艺及应用

作者:温州驰诚真空机械有限公司 来源:http://www.wzcczk.com 发布于:2016-10-20 13:25:29
多弧离子PVD镀膜设备工艺及应用离子镀基本工艺流程主要是工件的预热,离子轰击溅射清洗,离子沉积;影响离子镀膜层质量的工艺参数主要是基片偏压,镀膜真空度和反应气气体分压,基片温度,蒸发源功率。
(1)离子镀基本工艺流程
①工件的预热.
一般的离子镀方法使用烘烤加热装置对工件进行加热,而热阴极离子镀则是利用等离子电子束轰击工件;电弧离子镀是利用金属离子轰击工件,对工件加热,达到预热的目的,有时电弧离子镀也采用辅助烘烤加热装置对工件进行预热。
②离子轰击溅射清洗.
一般离子镀的离子轰击溅射清洗是基片施加负偏压,利用辉光放电产生的氩离子轰击基片,对基片进行离子轰击溅射清洗,而热阴极离子镀是利用等离子电子束轰击辅助阳级,氩离子轰击基片进行离子轰击溅射清洗;电弧离子镀是利用金属离子轰击工件,对工件加热的同时对工件进行离子轰击溅射清洗。
③离子沉积.
不同的离子镀方法在离子沉积时,所使用的源和离化方法不同,具体的设备不同,沉积的膜层不同,其工艺程序和工艺参数也不同,因此,应根据具体情况确定沉积的工艺程序和工艺参数,还应注意在整个沉积过程中保持工艺参数的稳定。
(2)影响离子镀膜层质量的工艺参数
①基片偏压.
离子镀膜基片施加负偏压后;各种离子和高能中性粒子流以较高的能量轰击基片表面.基片负偏压的提高,会使基片表面获得更高的能量,可能形成伪扩散层,提高膜层与基体的附着力,还可以改变膜层的组织、结构和性能,如细化晶粒,图2表明,随着基片负偏压的提高,膜层组织变细,但是,基片负偏压的提高也会产生一些不利的影响,如反溅射作用的增加,使膜层表面受到刻蚀,使表面光洁程度降低,图3表明了空心阴极离子镀铬时,基片负偏压对铬膜表面光泽度的影响,基片负偏压的提高还会使沉积速率降低,使基片温度升高,图4表明了电弧离子镀tin膜基片负偏压对沉积速率的影响,因此,应根据不同的离子镀方法、不同的膜层及使用要求选择适当的基片负偏压。
②镀膜真空度和反应气体分压.
离子镀膜真空度对膜层组织、性能的影响与真空蒸镀时的影响规律相似,但反应气体分压对反应离子镀镀制化合物膜的成分、结构和性能有直接的影响,图5是hcd离子镀tin膜的硬度与氮气分压的关系,因此反应气体的分压应根据离子镀方法,化合物膜层的成分、性质、使用要求以及设备来选择
③基片温度.
离子镀膜基片温度的高低直接影响着膜层的组织、结构和性能。一般情况下,温度的增高有利于提高膜层与基片的附着力,有利于改善膜层的组织与性能。但是,温度过高,则会使沉积速率降低,有时还会使膜层晶粒粗大,性能变坏;图6中hcd离子镀铬膜显微硬度受基片温度影响的规律。另外,基片温度的选择还要受基片材料性质的限制,如钢材的回火温度等
④蒸发源功率.
蒸发源功率对蒸发速率有直接的影响,进而影响沉积速率,影响膜层的组织、性能,对反应沉积化合膜时蒸发源功率也将影响膜层的成分。
为了获得所需性能的膜层,应综合分析、考虑各种因素,迭择镀膜方法和确定合理的镀膜工艺参数。
多弧离子PVD镀膜设备镀工艺及应用
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