镀膜仪
镀膜仪是一类用于在材料表面制备薄膜（膜层）的设备，通过物理、化学或物理化学方法，将靶材（或源材料）沉积到基片（如玻璃、金属、半导体、塑料等）表面，形成具有特定功能（如光学、电学、力学、装饰等）的薄膜。其应用覆盖半导体、光学、电子、新能源、航空航天等多个领域，是材料表面改性和功能化的核心设备之一。
一、镀膜仪的分类（按镀膜原理）
根据薄膜沉积的核心原理，镀膜仪可分为物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD） 两大类，其中 PVD 应用最广泛，细分类型也最多。
1. 物理气相沉积（PVD）镀膜仪
通过物理过程（如蒸发、溅射、离子轰击等）将靶材原子 / 分子从固态 / 液态直接转移到基片表面，形成薄膜，整个过程不发生化学反应（或仅伴随少量化学反应）。常见类型包括：
• 真空蒸发镀膜仪
原理：在高真空环境中，通过加热（电阻加热、电子束加热、激光加热等）使靶材蒸发为气态原子 / 分子，随后气态粒子在基片表面冷却、凝结，形成薄膜。
特点：设备结构简单、成本低，适合沉积熔点较低的金属（如铝、金）、氧化物（如 SiO₂）等；但膜层均匀性较差，附着力较弱。
典型应用：光学镜片增透膜、塑料装饰镀膜（如手机壳金色镀层）、包装材料镀膜（如铝箔）。
• 磁控溅射镀膜仪
原理：在真空室中通入惰性气体（如 Ar），通过高压电场使气体电离形成等离子体；等离子体中的正离子（如 Ar⁺）在电场加速下轰击靶材表面，使靶材原子被 “溅射” 出来，沉积到基片表面形成薄膜。同时，通过磁场约束电子运动，增加等离子体密度，提高镀膜速率。
特点：膜层附着力强、均匀性好，可沉积高熔点材料（如钨、钛）、合金、化合物（如 ITO、Si₃N₄）；适用基片范围广（金属、非金属均可）。
典型应用：半导体芯片金属布线（如 Cu、Al 膜）、显示屏 ITO 导电膜、工具耐磨涂层（如 TiN）。
• 离子镀镀膜仪
原理：结合真空蒸发和离子轰击的特点，在蒸发过程中，通过辉光放电使蒸发的气态粒子电离为离子，离子在电场作用下高速轰击基片表面，增强膜层与基片的结合力。
特点：膜层附着力极强、致密度高，适合对膜层强度要求高的场景；但设备复杂度高、成本高。
典型应用：航空发动机叶片耐磨涂层、刀具超硬涂层（如 CrN）。
• 分子束外延（MBE）镀膜仪
原理：在超高真空（10⁻⁸~10⁻¹⁰ Pa）环境中，将靶材加热产生分子束（原子 / 分子流），分子束定向喷射到基片表面，通过精确控制温度、速率等参数，实现原子级有序生长（单晶薄膜）。
特点：薄膜纯度极高、厚度可控（精度达 0.1nm），可制备超晶格、量子阱等复杂结构；但设备昂贵、效率低。
典型应用：半导体量子器件（如激光器、红外探测器）、高温超导薄膜。
2. 化学气相沉积（CVD）镀膜仪
通过气态前驱体（如气体、蒸汽）在基片表面发生化学反应（分解、化合等），生成固态薄膜并沉积在基片上。
特点：可沉积大面积、复杂形状的基片，膜层与基片结合紧密，适合制备陶瓷、半导体等材料；但可能产生有毒副产物，需处理废气。
常见类型：
• 常压 CVD（APCVD）：在常压下反应，设备简单但膜层均匀性差；
• 低压 CVD（LPCVD）：在低压（1~100Pa）下反应，膜层均匀性好，适合批量生产；
• 等离子体增强 CVD（PECVD）：利用等离子体激活化学反应，降低反应温度（可在室温～300℃进行），适合塑料等不耐高温基片。
典型应用：半导体芯片氧化层（SiO₂）、氮化硅（Si₃N₄）钝化膜、太阳能电池减反射膜、金刚石薄膜涂层。
二、镀膜仪的核心结构
无论哪种类型，镀膜仪的核心结构通常包括以下部分：
结构模块 | 作用 |
真空系统 | 提供高真空环境（避免气态杂质污染膜层、减少粒子碰撞），包括真空泵（机械泵、分子泵、离子泵）、真空阀门、真空计（电离规、 Pirani 规）等。 |
沉积源 / 靶材系统 | 提供薄膜材料的 “源”：如蒸发源（电阻丝、电子枪）、溅射靶（金属靶、陶瓷靶）、CVD 前驱体气瓶等。 |
基片架 / 样品台 | 固定基片，可加热（控制基片温度，影响膜层结晶性）、旋转（提高膜层均匀性）。 |
控制系统 | 控制真空度、温度、沉积速率、时间等参数，通常通过 PLC 或计算机实现自动化操作。 |
气体控制系统 | （针对溅射、CVD）精确控制惰性气体（如 Ar）、反应气体（如 O₂、N₂）的流量和比例，通过质量流量计（MFC）实现。 |
三、镀膜仪的关键参数
选择或评估镀膜仪时，需关注以下核心参数：
• 真空度：决定膜层纯度（真空度越高，杂质越少），PVD 通常需 10⁻³~10⁻⁸ Pa，MBE 需 10⁻¹⁰ Pa 以上；
• 膜层厚度范围：常见为纳米级（1nm~10μm），部分设备可制备微米级厚膜；
• 沉积速率：单位时间内沉积的膜厚（如 nm/min），影响生产效率；
• 膜层均匀性：同一基片或批量基片上膜厚的偏差（通常要求 ±5% 以内）；
• 基片尺寸：可处理的最大基片尺寸（如直径 50mm~1m，或更大面积）；
• 靶材兼容性：可沉积的材料类型（金属、合金、氧化物、氮化物等）。
四、应用领域
镀膜仪的应用几乎覆盖所有需要 “表面功能化” 的场景，典型领域包括：
• 光学领域：制备增透膜（减少镜片反射）、高反膜（如激光反射镜）、滤光片（如相机镜头）、偏振片等；
• 电子 / 半导体领域：芯片金属布线（Cu、Al 膜）、绝缘层（SiO₂）、导电膜（ITO）、传感器敏感膜；
• 工具 / 模具领域：制备耐磨涂层（TiN、CrN）、润滑涂层（类金刚石膜 DLC），延长工具寿命；
• 装饰领域：塑料、金属表面镀仿金、银色等装饰膜（如首饰、汽车轮毂）；
• 新能源领域：太阳能电池减反射膜、锂电池电极保护膜、氢燃料电池质子交换膜；
• 航空航天领域：高温抗氧化涂层（如发动机叶片）、防腐蚀涂层（机身）。
客服1