真空镀膜之蒸发镀膜机的原理及性能

    慧聪表面处理网讯：在真空中制备膜层，包括镀制晶态的金属、半导体、绝缘体等单质或化合物膜。虽然化学汽相沉积也采用减压、低压或等离子体等真空手段，但一般真空镀膜是指用物理的方法沉积薄膜。真空镀膜有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。

    通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面，称为蒸发镀膜。这种方法最早由M.法拉第于1857年提出，现代已成为常用镀膜技术之一。蒸发镀膜与其他真空镀膜方法相比，具有较高的沉积速率，可镀制单质和不易热分解的化合物膜。用作真空蒸发镀的装置称为蒸发镀膜机。

    电镀设备真空中制备膜层可防止膜料和镀件表面的污染，消除空间碰撞，提高镀层的致密性和可制备单一化合物的特殊功能的镀层。对于大面积镀膜，常采用旋转基片或多蒸发源的方式以保证膜层厚度的均匀性。膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间（或决定于装料量），并与源和基片的距离有关。从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程，以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。排气系统一般由机械泵、扩散泵、管道和阀门组成。目前所用的蒸发源主要有电阻加热、电子束加热、感应加热、电弧加热和激光加热等多种形式。蒸气分子平均动能约为0.1～0.2电子伏。薄膜厚度可由数百埃至数微米。

    为了提高镀层厚度的均匀性，真空室内的镀件夹具有行星机构或自转加公转的运动装置，如用行星运动方式，这种运动方式成膜均匀性好，台阶覆盖性能良好，镀件装载量大，可以充分利用真空镀膜室的有效空间，是目前经常采用的运动方式。蒸发镀膜机主要由真空室、排气系统、蒸发系统和电气设备四部分组成。

    蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源，待镀工件，如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面，称为蒸发镀膜。电气设备包括测量真空和膜层厚度及控制台等。因此，排气系统既要求在较短的时间内获得低气压以保证快速的工作循环，也要求确保在蒸气镀膜时迅速排除从蒸发源和工作物表面所产生的气体。为了提高抽气速率，可在机械泵和扩散泵之间加机械增压泵。蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基片表面。蒸发式镀膜机常用蒸发源是用来加热膜材使之汽化蒸发的装置。真空室是放置镀件、进行镀膜的场所，直径一般为400~700mm，高400~800mm，用不锈钢制作，有水冷却装置。待系统抽至高真空后，加热坩埚使其中的物质蒸发。蒸发系统包括蒸发源和加热蒸发源的电气设备。