真空薄膜沉积技术

VACUUM THIN-FILM DEPOSITION TECHNOLOGY

真空镀膜是在高真空环境中,通过物理气相沉积(PVD)与化学气相沉积(CVD)手段将材料气化,并以纳米至微米级厚度均匀、致密地沉积到基体表面,从而赋予工件导电、绝缘、耐磨、光学、阻隔等功能的表面工程技术。以磁控溅射、电子束蒸发、多弧离子镀、PECVD、共溅射等工艺为核心,派镀科技提供可设计、可定制的功能薄膜解决方案。

磁控溅射电子束蒸发多弧离子镀PECVD共溅射超薄 / 复合膜系
技术概览 核心沉积工艺 薄膜产品体系 工艺流程 工艺对比 技术优势 应用领域
OVERVIEW

什么是真空镀膜

在真空里把材料"长"到表面:用一层纳米薄膜改写材料性能

WHAT IS VACUUM COATING

基本原理

真空镀膜在本底真空(通常 10⁻³ Pa 及以下)环境中进行:先将腔室抽至高真空,避免残余气体分子与镀膜材料碰撞、污染膜层;随后通过溅射、蒸发或化学反应使靶材 / 源材料气化,形成粒子流并输运到加热或加偏压的基体表面,经吸附、迁移、形核、生长,最终形成连续、均匀的固态薄膜。

为什么用薄膜赋予性能

多数功能性需求(导电、透明电极、绝缘介电、减反增透、耐磨防腐、阻隔封装)并不需要改变整块材料,只需在表面附着一层纳米至微米级功能膜。这既节省贵重材料,又能把多种功能按膜系叠层独立设计,膜厚、成分、结构均可精确调控,是精密器件制造中成本与性能兼顾的关键手段。

物理沉积与化学沉积两条路线

PVD(物理气相沉积):依靠物理轰击 / 蒸发使材料原子化后沉积,膜层纯净致密、附着力强,代表工艺为磁控溅射、电子束蒸发、多弧离子镀。

CVD(化学气相沉积):依靠气态前驱体在等离子体或高温下反应成膜,台阶覆盖与复杂形貌包覆性好,代表工艺为 PECVD。两类工艺常组合使用,构成完整的薄膜制造体系。

真空镀膜 vs 传统电镀

净
绿色环保,无废液排放

PVD 在真空中物理成膜,不使用电镀液、酸碱槽,无重金属废水处理负担,符合绿色制造要求。

密
膜层致密、均匀可控

真空环境避免氧化污染,膜层组织致密、孔隙率低,厚度由功率、时间精确控制,批次一致性高。

广
可镀材料范围广

金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物及复合膜系均可沉积,基体涵盖金属、玻璃、陶瓷、硅片等。

强
结合力强、寿命更长

配合离子源清洗、基体偏压轰击,膜层与基体形成扩散过渡层,附着牢固,耐磨耐蚀表现优于化学镀。

CORE PROCESSES

五大核心沉积工艺与协同平台

物理沉积与化学沉积并行,按膜材、性能与形貌选择最优路线,各独立专机组成设备矩阵协同交付

CORE METHODS & SYNERGY MATRIX

磁控溅射Magnetron Sputtering

PVD · 主流金属 / 合金 / 化合物沉积

在充入氩气的真空腔中产生辉光放电,Ar⁺ 在电场作用下加速轰击靶材表面,把靶材原子溅射出并沉积到基体形成薄膜;磁场约束电子、提高离化效率,是目前应用最广的物理沉积工艺。

  • 膜层致密均匀,附着力强,大面积厚度一致
  • 靶材直镀,金属、合金、化合物均可成膜
  • 易叠层,适合多层膜与复杂膜系设计
  • 适配单质薄膜、化合物薄膜、超薄薄膜

电子束蒸发Electron Beam Evaporation

PVD · 高纯净光学 / 金属膜

高能电子束在电场与磁场作用下聚焦,轰击水冷坩埚中的镀膜材料使其局部熔化、蒸发,气相分子在基体表面冷凝成膜。由于材料不接触加热源、坩埚水冷,膜层纯度高、沉积速率快。

  • 膜层纯度高,热源不污染镀膜材料
  • 沉积速率快,适合中厚膜与光学膜系
  • 支持多膜系光学镀膜设备连续制备
  • 适配金属膜、介质膜与光学多层膜

多弧离子镀Arc Ion Plating

PVD · 高结合力硬质 / 防护膜

阴极弧斑以局部高密度放电瞬间蒸发并电离金属原子,高能金属离子在偏压电场下轰击基体表面,形成致密、结合力极强的膜层;绕镀能力好,能包覆内孔、沟槽等复杂形貌。

  • 离化率高、离子能量大,膜基结合牢固
  • 绕镀性强,复杂零件均匀包覆
  • 可制备 TiN、DLC 类金刚石硬质涂层
  • 适配工具防护、耐磨装饰镀层

PECVD等离子体增强化学气相沉积

CVD · 低温反应成膜

气态前驱体在射频 / 直流等离子体中被分解、激发并发生化学反应,在基体表面生成固态薄膜。相比热 CVD 温度更低,能在不耐高温的基体上成膜,且对复杂台阶与沟槽的包覆性好。

  • 低温成膜,保护基体不受高温损伤
  • 台阶覆盖好,包覆复杂三维结构
  • 可制备氮化硅、氧化硅、碳基钝化膜
  • 可与其他专机配合,按工序流转完成复合膜系

共溅射Co-sputtering

PVD · 多元合金 / 掺杂定制

两个或多个靶材同时被溅射,原子在基体表面按比例混合沉积,通过独立调节各靶功率连续改变膜层成分,一步实现多元合金膜与原位掺杂,无需预先制备合金靶。

  • 成分连续可调,快速扫描材料配比
  • 原位掺杂,定制多元合金功能膜
  • 典型体系:Mg+B、Ti+AuSn、La+Sc 等
  • 适配材料研究与特殊光电性能定制

多工艺协同平台Multi-Process Synergy Platform

派镀科技拥有完善的独立薄膜沉积设备矩阵,涵盖磁控溅射、电子束蒸发、多弧离子镀及 PECVD 等专机系统,可根据客户产品需求灵活调用不同专机进行工艺串联;配合离子源辅助清洗与基体偏压调控,通过严格的工序流转与表面保护,在专业团队与各专机专精的优势下,高质量完成多层膜系与复合结构的完整制备。

FILM FAMILIES

五类薄膜产品体系

按需定制的薄膜产品体系:从材料成分、膜层结构到工艺与厚度,覆盖全方位功能需求

THIN-FILM PRODUCT PORTFOLIO

单质薄膜

单一金属或非金属元素沉积成膜,成分纯净、性能明确。

Mo / Al / Cu / Ag / Ti / Nb / Ta / Si / C / B 等

化合物薄膜

氧化物、氮化物、硫化物、碳化物等化学计量膜层。

ITO / TiO₂ / Al₂O₃ / TiN / AlN / SiC / MoS₂

复合类薄膜

金属-介质多层叠层,按光学 / 电学设计膜系结构。

多层膜系 · 谐振腔结构 · 复合周期膜

共溅射薄膜

面向复杂配比的多元合金与掺杂功能膜定制,成分连续可调。

Mg+B · Ti+AuSn · La+Sc 等掺杂体系

超薄薄膜

纳米至原子级厚度的精密功能层,用于电极、栅极与界面结构。

超薄 TiN / Ti / TaN / GST 等
PROCESS FLOW

标准镀膜工艺流程

从基体准备到成品检测:01–05 为常规标准工序,多层膜系切换与退火后处理按客户需求选配

STANDARD COATING WORKFLOW
01
基体清洗与除油

工件经超声、酸碱与纯水清洗去除油污、氧化层与颗粒,保证表面洁净度。

02
装夹入腔与抽真空

工件装入夹具送入腔体,依次抽至本底真空,排出残余气体与水汽。

03
离子源预清洗

Ar 离子轰击基体表面,进一步剥离氧化层与吸附物,活化表面提升附着。

04
基体加热与偏压设定

按膜材要求升温去气,施加基体偏压调控入射粒子能量与致密性。

05
沉积成膜

磁控溅射 / 电子束蒸发 / 离子镀 / PECVD 按设定功率与时间生长膜层。

06
多层 / 共溅切换按需选配

多层膜系按设计切换靶材依次沉积;共溅射同步调节各靶功率配比成分。

07
退火与后处理按需选配

仅在客户工艺要求或特定膜层需要时进行退火,释放应力、稳定膜层组织并优化电学与光学性能。

08
检测与出库

检测膜厚、方阻、附着力、光学参数与外观,合格后包装交付。

COMPARISON

主要工艺对比

按膜层要求选择工艺:致密度、速率、结合力与包覆性各有侧重

PROCESS COMPARISON
对比维度磁控溅射电子束蒸发多弧离子镀PECVD
成膜原理Ar⁺ 轰击靶材、原子溅射沉积电子束加热蒸发、气相冷凝弧斑蒸发电离、离子轰击沉积前驱体等离子体反应成膜
膜层致密度高,组织致密均匀较高,局部略疏松高,结构致密较高,视工艺参数而定
沉积速率中等,适合大面积均匀成膜快,适合中厚膜快,离化率高中等偏慢
膜基结合力良好,配合偏压更佳良好强,离子轰击嵌合良好
复杂形貌包覆直线性为主,绕镀一般直线性,绕镀一般好,离子可绕射好,台阶覆盖优
典型用途金属 / 合金 / 化合物膜、多层膜系光学膜系、高纯净金属膜硬质防护、DLC、耐磨装饰层钝化层、氧化 / 氮化介质膜

说明:PECVD(等离子体增强化学气相沉积)即 CVD(化学气相沉积)的低温等离子体路线,表中已单列;常规热 CVD 因沉积温度较高、适用基体受限,未纳入常规对比。上表为一般性工艺特点对比,实际表现受设备型号、靶材、工艺参数与基体状态影响,具体方案以工艺评估与打样结果为准。表格可左右滑动查看完整内容。

ADVANTAGES

真空镀膜的技术优势

以可控薄膜实现性能定制,兼顾环保、质量与成本

WHY VACUUM COATING
膜厚纳米级可控

通过功率、时间与偏压精确控制膜层厚度与成分,批次一致性高。

膜系可独立设计

多层金属-介质叠层按光学、电学需求定制,功能互不干扰。

绿色环保无废液

真空物理 / 化学成膜,避免电镀酸碱槽与重金属废水排放。

附着力强寿命长

离子源清洗加偏压轰击形成扩散过渡层,耐磨耐蚀、不易起皮脱落。

可镀材料范围广

金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物及复合膜系,基体适配性强。

节省贵重材料

功能集中于表面薄膜,减少整块材料用量,降低综合成本。

APPLICATIONS

应用领域

功能薄膜服务于半导体、新能源、光学与高端制造

WHERE FILMS ARE USED
半导体器件

电极、栅介质、钝化层、透明导电膜等精密结构制备。

新能源

电池集流体、电极涂层、光伏透明电极与阻隔封装膜。

光学与显示

减反增透膜、滤光膜、光学多层膜系与透明导电玻璃。

航空航天

耐高温、耐辐照、热控与防护功能膜,服务高可靠器件。

工具与精密件防护

DLC 类金刚石、TiN 等耐磨涂层,延长刀具与零件寿命。

装饰与功能镀层

高端五金、外观件的耐磨装饰镀层与功能色彩层。