真空镀膜与电镀的优缺点是什么?
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发布时间：2022-04-25 12:16
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时间：2024-10-23 03:57
电镀的种类很多，你说的电镀是否是水电镀？
水电镀的膜厚比真空溅镀的厚，水电镀膜厚一般为15~20UM,真空电镀
的膜厚一般为0.5~2UM.水电镀的化学液不同会有不同的色彩。
真空电镀的靶材不同镀膜颜色不同，真空电镀的功率，真空等级不同会有颜色的变化。
溅镀
溅镀是利用氩离子轰击靶材，击出靶材原子变成气相并析镀于基材上。溅镀具有广泛应用的特性，几乎任何材料均可析镀上。
1) 溅镀的优点与*
i) 优点
a) 无污染
b) 多用途
c) 附着性好
ii) *
a) 靶材的制造受*
b) 靶材的受损，如陶瓷靶材，*了使用能量的范围
c) 析镀速率低
2) 溅镀系统
i) 分类
a) 平面两极式：靶材为负极，基材为正极
b) 三极式：由阳极，阴极，外加电子源等三种电极所组成的系统。外加电子源产生电场加速正极离子化的气体分子。三极式系统不能使用于反应性溅镀，因为电子会影响反应气体与污染灯丝。
c) 磁控溅镀：利用磁场作用提高溅镀速率
d) 反应溅镀：将反应性气体导入真空腔中，并与金属原子产生化合物以镀着。
ii) 电流的分类
a) 直流电溅镀－应用于导电基材与镀层
b) 交流（或射频）电溅镀－应用于导电或非导电基材与镀层
3) 溅镀系统组合
i) 靶材
在溅镀时，经电浆中的正离子轰击，而析镀于基材的镀层材料；靶材通常是阴极。
ii) 溅镀的通量
溅镀时的通量即为溅镀原子的流量。流量原子的组成与经冷却，且未产生内扩散的靶材相同。同一靶材的所有材料之溅镀速率大致相同。(然而，蒸镀的蒸镀速率并不同)。
iii) 接地屏蔽
将离子局限于仅轰击与溅镀靶材；避免靶材夹治具被溅击。屏蔽与靶材之间的距离必须小于暗带（dark space）的厚度，因此，在高频（13.5MHz）或高压使用时，此距离较近。
iv) 挡板
设置在两个电极之间的活动板。通常溅击清洁靶材(靶材可能会在装载或操作时受到大气的污染)时移置于靶材与基材之间。
v) 靶材的冷却
当外加能量输入系统，会使靶材的温度提高，并损坏靶材与夹治具的结合，因此必须冷却。一般靶材都是用水冷却之。
vi) 基材温度的控制
利用电阻与光源等加热。一般而言，基材的表面温度会因辉光放电，而高于块材。
4) 绝缘体的溅镀
绝缘薄膜可利用射频溅镀或反应溅镀。若采用直流电溅镀，将迅速造成表面电荷堆积而无法溅镀。
i) 射频电溅镀（RF Sputtering）
使用频率为13.56 MHz的射频电源，使靶材与镀层表面能被离子与电子交替的轰击，以避免电荷的堆积。
ii) 射频溅镀的优点
a) 电子轰击离子化的效率增高，且操作压力比较低(<1mtorr)
b) 减少电弧（电弧的产生是由于粉尘或加热蒸发的气体）
iii) 反应溅镀（Reactive spuutering）
将反应性气体加入氩气中，如Ar + H2S，而与溅镀原子，如镉形成硫化镉。(例如，在氩气加氮气的环境下溅镀钛，会形成氮化钛)。其可为直流电或射频反应溅镀。
5) 磁控溅镀（Magnetron Sputtering）
"Magnetron"意指"磁化的电子"（Magnetical Electron）
i) 优点与缺点
磁控溅镀虽会增加溅镀速率，相对地，亦会加速靶材的损耗。由于基材与电浆间的距离较大，使基材较远离电浆可在低的工作温度进行溅镀。
ii) 操作方法
由垂直的电场和磁场的结合组成。由于电磁的交互作用，促进电子集中于靶材附近，以提升离子化效应如下图所示。
a) 磁场会使负极表面形成电子的聚集处，离子会因受限的电子源的静电效应而聚集。
b) 电子能有效聚集于靶材的表面，使离子化效率提高并提高溅镀速率。
