真空离子镀膜设备

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如何编制离子镀膜设备项目

可行性研究报告

（立项+批地+贷款）

编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司

编制时间：二〇一四年九月

咨询师：高建 http://www.ztxdzx.com

1 主要用途立项 批地 融资 环评 银行贷款

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目 录

目 录...................................................................................................................... 2 专家答疑：............................................................................................................ 4 一、可研报

物理气相沉积真空镀膜设备介绍

（上海大学材料科学与工程学院电子信息材料系，上海 200444）

摘要：本文主要介绍了五类物理气相沉积的真空镀膜设备。五种设备分别为：

电阻式蒸发装置、电子束蒸发装置、电弧蒸发装置、激光蒸发装置以及空心阴极蒸发装置。介绍了相关设备的原理，优缺点等。其中，着重列出了有关电子束蒸发装置的其中一个应用，是厚度为200μm左右的独立式的铁铬-Y2O3非晶态/晶态复合涂层的已经从基板温度500oC左右的铁铬和氧化钇材料的电子束物理气相沉积产生。

Abstract:It describes the five physical vapor deposition vacuum coating equipment

in this article.Five kinds of equipment are: resistive evaporation apparatus, an electron beam evaporation apparatus, arc evaporation apparatus, laser evaporation apparatus and a hollow cathode evaporation apparat

真空镀膜技术

真空镀膜技术在现代工业、近代科学技术中得到广泛的应用。光学仪器的反射镜、半导体器件中的电极引线、放映灯的冷光镜、激光器谐振腔的高反射膜等都是用真空镀膜的方法制备的。随着薄膜光学、半导体技术和集成光学等的发展，真空镀膜技术在理论上、工艺上和仪器设备等方面都取得了很大的发展，并在集成光学薄膜器件、计算机存储、磁性薄膜、太阳能薄膜等领域取得了很大的成功。

[实验原理]

真空镀膜按其使用技术种类和作用机理可以分为：热蒸气、溅射、离子镀、束流淀积等。本实验使用的是真空热蒸发法，其基本原理是将膜料在真空中加热汽化，然后冷凝在基片上淀积成所需的薄膜。固态物质在室温和大气压条件下的蒸发是不明显的。但如果在真空中将它们加热到高温，就能迅速地蒸发。大多数金属先变成液相，然后才显著蒸发。而有些物质如镁、砷、锌及硫化锌等能从固态直接升华。为了使蒸发分子在离开蒸发表面后不与容器中剩余气体产生碰撞和化学反应而顺利地到达基片，容器中的真空度使得蒸发分子的平均自由程大于蒸汽源与淀积薄膜基片间的距离。真空度一般应优于10-4托。

真空热蒸发加热的方式，目前有电阻大电流加热、高频感应加热、电子束加热和激光束加热几种。最常用的电阻式加热，多采用高熔点金属，如铝土、石

多弧离子镀技术的现状调研

引言

物理气相沉积技术早在20世纪初已有些应用，但在最近30年迅速发展，成为一门极具广阔应用前景的新技术，并向着环保型、清洁型趋势发展。20世纪90年代初至今，在钟表行业，尤其是高档手表金属外观件的表面处理方面得到越来越为广泛的应用。

离子镀技术是在真空蒸镀和真空溅射的基础上于20世纪60年代初发展起来的新型薄膜制备技术，于1963年由D．M．Mattox提出，1971年Chamber等发表了电子束离子镀技术，1972年又出现了反应蒸发镀（ARE）技术，并制作了TIN及TIC超硬膜。同年，MOLEY和SMITH将空心阴极技术应用于镀膜。多弧离子镀属于离子镀的一种改进方法，是离子镀技术中的皎皎者。最早由苏联人开发，80年代初，美国的Multi-Arc公司首先把这种技术实用化，至此离子镀达到工业应用水平。

离子镀种类很多，蒸发远加热方式有电阻加热、电子束加热、等离子电子束加热、高频感应加热等

然而多弧离子镀与一般的离子镀有着很大的区别。多弧离子镀采用的是弧光放电，而并不是传统离子镀的辉光放电进行沉积。简单的说，多弧离子镀的原理就是把阴极靶作为蒸发源，通过靶与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发，从而在空间中形成等离子体，对基体进行沉

多弧离子镀调研

多弧离子镀技术的现状调研

引言

物理气相沉积技术早在20世纪初已有些应用，但在最近30年迅速发展，成为一门极具广阔应用前景的新技术，并向着环保型、清洁型趋势发展。20世纪90年代初至今，在钟表行业，尤其是高档手表金属外观件的表面处理方面得到越来越为广泛的应用。

离子镀技术是在真空蒸镀和真空溅射的基础上于20世纪60年代初发展起来的新型薄膜制备技术，于1963年由D．M．Mattox提出，1971年Chamber等发表了电子束离子镀技术，1972年又出现了反应蒸发镀（ARE）技术，并制作了TIN及TIC超硬膜。同年，MOLEY和SMITH将空心阴极技术应用于镀膜。多弧离子镀属于离子镀的一种改进方法，是离子镀技术中的皎皎者。最早由苏联人开发，80年代初，美国的Multi-Arc公司首先把这种技术实用化，至此离子镀达到工业应用水平。

离子镀种类很多，蒸发远加热方式有电阻加热、电子束加热、等离子电子束加热、高频感应加热等

然而多弧离子镀与一般的离子镀有着很大的区别。多弧离子镀采用的是弧光放电，而并不是传统离子镀的辉光放电进行沉积。简单的说，多弧离子镀的原理就是把阴极靶作为蒸发源，通过靶与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发，从而在空间

专业实验（1）

干涉法测厚实验

一、 实验目的

薄膜厚度对薄膜的各种性质有着较大的影响。测量薄膜厚度的方法有许多种，如称重法、石英晶体振荡法、台阶仪法等。

本实验的目的是用干涉显微镜测量膜厚。通过本门实验，要求学生掌握如下几点：①对干涉显微镜结构有较系统的了解；②了解干涉显微镜各组件的功能；③掌握麦克尔逊干涉仪工作原理；④掌握光学显微镜放大、测量机制；⑤掌握干涉法测量膜厚基本原理；⑥掌握干涉显微镜的基本操作。

二、预习要求

要求学生在实验之前，认真学习干涉法测厚实验讲义，在任课教师讲述之前，对干涉显微镜结构、原理以及用干涉显微镜测量薄膜厚度的操作规程有初步的了解。

三、实验所需仪器设备

实验主要使用的仪器为6JA型干涉显微镜，以下为其用途及结构介绍： 1. 用途

干涉显微镜是用来测量精密加工零件表面(平面、圆柱等外表面)光洁度的仪器。也可以用来测量零件表面刻线、刻槽镀层(透明)等深度。

仪器配以各种附件，还能测量粒状、加工纹路混乱的表面以及低反射率的工件表面。同时还能将仪器安置在工件上，对大型工件表面进行测量。

仪器测量表面不平深度范围为1~0.03微米，用测微目镜和照相方法来评定▽10~▽14光洁度的表面。

本仪器适用于厂矿企业计量室，

专业实验（1）

干涉法测厚实验

一、 实验目的

薄膜厚度对薄膜的各种性质有着较大的影响。测量薄膜厚度的方法有许多种，如称重法、石英晶体振荡法、台阶仪法等。

本实验的目的是用干涉显微镜测量膜厚。通过本门实验，要求学生掌握如下几点：①对干涉显微镜结构有较系统的了解；②了解干涉显微镜各组件的功能；③掌握麦克尔逊干涉仪工作原理；④掌握光学显微镜放大、测量机制；⑤掌握干涉法测量膜厚基本原理；⑥掌握干涉显微镜的基本操作。

二、预习要求

要求学生在实验之前，认真学习干涉法测厚实验讲义，在任课教师讲述之前，对干涉显微镜结构、原理以及用干涉显微镜测量薄膜厚度的操作规程有初步的了解。

三、实验所需仪器设备

实验主要使用的仪器为6JA型干涉显微镜，以下为其用途及结构介绍： 1. 用途

干涉显微镜是用来测量精密加工零件表面(平面、圆柱等外表面)光洁度的仪器。也可以用来测量零件表面刻线、刻槽镀层(透明)等深度。

仪器配以各种附件，还能测量粒状、加工纹路混乱的表面以及低反射率的工件表面。同时还能将仪器安置在工件上，对大型工件表面进行测量。

仪器测量表面不平深度范围为1~0.03微米，用测微目镜和照相方法来评定▽10~▽14光洁度的表面。

本仪器适用于厂矿企业计量室，

PVD真空镀膜机作业指导书

一．开机

1. 检查水路是否畅通，确定冷却塔、激进泵是否正常工作（水压需达到0.4Mpa以上）。

2. 检查气路是否畅通，确定空压机是否正常工作（气压需达到0.5Mpa）。

3．开启电源开关，打开《开机》、《维持泵》开关，待真空计的热偶计读数在10pa以下时，打开《扩散泵温控仪1、2》，《扩散泵1、2》四个开关。即扩散泵升温（大约1小时左右）。

4. 距加热时间约10分钟左右，开启低温捕集器，待6分钟冷却时间过后，按《F1》启动低温捕集器。待温控仪上的设定温度达到时，即可正常生产操作。

二．生产操作

1. 确定真空室内膜料、离子源灯丝、工件架已按要求放置完毕。

2. 开启《粗抽泵》，将抽气手自动档切换至自动档，打开《自动抽气》开关，待真空室大门吸合即可。

3. 当罗茨泵自动开启时，按低温捕集器《F2》，开启捕集器制冷功能。

4. 此操作应工艺的不同而有较大的变化，此处不一一详述，即为口述。

5. 工艺完成后，关闭电子枪、离子源（必须先归零灯丝电

流，再关电源）等开关，打开《自动充气》开关，待精抽阀闭合后，将抽气手自动档切换至手动档（此处必需注意除维持泵、扩散泵、粗抽泵、开机这四个开关是按下去的外，其他开关都不可按下，以免操作失误造成扩

OPTORUN离子源的维护保养说明

1．离子源的维护和Grid的分解和组装方法

长时间运转後，石英杯内会被镀上一层的导电性膜，因此会引起输出功率下降，此时请进行打砂处理或使用洗净液（请使用不影响SiO2的洗净液）等除去膜层。

石英杯的清扫周期通常是50~100小时。（根据使用状况更改维护的周期）。

注意：请注意石英杯很容易损坏。 在对石英杯进行打砂时，请使用粒度＃100的Al粒子，并保持0.1～0.2M

Ｐａ的低压力，离石英杯30cm以上进行打砂作业。

1．1 绝缘子的清洁

长时间使用后，Grid Assy部分的绝缘子会被镀上一层的导电性膜，此会引起Grid的短路，不能正常发挥作用。并会出现ACC电流值过大或Beam电流上不去的现象，此时需清洁或交换绝缘子。由于绝缘子的清洁难度很大，建议您交换新品。

注意：确认各Grid间，2000Vdc时须20MΩ以上。 ①

② 维护和交换时期

各Grid间绝缘子的状态呈恶化趋势时，用打砂纸清洁其外表部。

Grid维护周期为每50~100小时确认其外观?绝缘，如有异常请及时清扫或交换。如厚度有磨损，其磨损厚度为-0.02mm时，请交换新品。 （例如：t=1.0mm的绝缘子当变为t=0

摘 要

双层辉光（以下简称双辉）等离子表面合金化是具有我国独立知识产权，居世界领先水平的高技术，是表面工程技术的重要分支之一。该技术是在离子氮化的基础上发展起来的，它较好地解决了提供欲渗活性金属原子方面的问题，将仅能进行非金属元素渗入的离子氮化技术拓宽成为能进行所有金属元素、非金属元素渗入的等离子渗金属技术，开创了等离子表面冶金的新领域。

普通碳钢进行双辉等离子低温表面渗镀铬，提高其耐磨性、耐腐蚀性、抗高温氧化性，从而提高产品性能，降低产品成本，延长产品寿命，提高产品的市场竞争能力，用其代替昂贵的合金材料，从而节约资源，减少消耗，推进可持续发展。双辉等离子表面合金化技术与其它表面改性技术相比具有许多显著的优点，具有很大应用前途的实用技术，加速其实用化进程，将有利于产业化的推广。

由于渗铬前氮化能促进铬在铁中的扩散、渗铬后进行氮化有强化作用，故本课题研究不同氮化工艺对碳钢离子渗铬的影响，旨在改善低温渗铬的条件，提高渗层的以及整体工件的性能。实验表明：

（1）渗铬＋氮化与氮化＋渗铬＋氮化工艺，能大幅度提高碳钢表面硬度，表面强化层硬度可达HV750；

（2）渗铬＋氮化表面强化层组织是由白亮层（ε相）＋氮化层＋基体组成，组织致密，与基体结合紧密；氮