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镀膜工艺简介:物理气相沉积法(PVD)真空离子镀膜与传统电镀之差异4
https://www.steo.com.tw/cn/ 超锋科技股份有限公司
超锋科技股份有限公司 238 新北市新北市树林区东丰街49巷45号
实验样品资讯 材质:萤光晶片 实验设备:紫外飞秒秒雷射切割机 实验目的 将材料上进行蚀刻,蚀刻深度为20um,蚀刻图形为0.728*0.728mm的方形框 间距为0.049mm 将材料进行全切,切割图形为0.728*0.728mm的方形框 间距为0.049mm 效果外观(为蚀刻39um)本图为附加吹气降温后效果;并且初步手动裂片39um参数 切割参数 功率(%)   频率 (kHz) 实际功率(w) 切割次数 切割速度(mm/s) 焦点位置 (mm) 填充间距 (mm) 填充圈数 跳转延时(ms) 效率 60 250 7.2w 100 1000 -0 0 0 0.2 — 现存问题与后续措施 评估与效能优化:目前仅完成初步的效果与效率评估。后续计画增加辅助冷却气体以加速降温、减少热影响,并藉此减小跳转延时。 功率控制与残渣处理:切割功率过大会导致材料表面融化并产生黑边。针对此问题,预计在机台设备添加高压吹气,以减少残渣堵塞切割道,避免影响光路传输。 光斑调整与制程改善:目前最大功率仅能开至 80%,且仍会出现轻微黑边。后续需要减小光斑大小(缩小焦斑),以达到制程的实际需求。 效果外观(为蚀刻20um) 39um参数 切割参数 功率(%)   频率 (kHz) 实际功率(w) 切割次数 切割速度(mm/s) 焦点位置 (mm) 填充间距 (mm) 填充圈数 跳转延时(ms) 效率 40 250 4.8w 80 800 -0 0 0 0.2 — 现存问题与后续措施 评估与效能优化:目前仅完成初步的效果与效率评估。后续计画增加辅助冷却气体以加速降温、减少热影响,并藉此减小跳转延时。 功率控制与光路优化:加工功率不可过大,否则会导致光斑与切割道随之变大。后续预计在机台设备添加高压吹气,以减少残渣堵塞切割道,避免影响光路传输。 光斑调整与制程改善:目前最大功率仅能开至 80%,且仍会出现轻微黑边。后续需要减小光斑大小,以符合制程的实际需求。 效果外观(为蚀刻45um) 39um参数 切割参数 功率(%)   频率 (kHz) 实际功率(w) 切割次数 切割速度(mm/s) 焦点位置 (mm) 填充间距 (mm) 填充圈数 跳转延时(ms) 效率 70 250 8.4w 120 1000 -0 0 0 0.2 — 现存问题与后续措施 评估与效能优化:目前仅完成初步的效果与效率评估。后续计画增加辅助冷却气体以加速降温、减少热影响,并藉此减小跳转延时。 功率控制与光路优化:在调整制程时,不可盲目增加切割次数(这只会降低加工效率),应以适当提升功率为主。同时,预计在机台设备添加高压吹气,以减少残渣堵塞切割道,避免影响光路传输。 光斑调整与制程改善:目前加工后会产生轻微黑边,且蚀刻边缘会出现发白现象。后续需要减小光斑大小,以改善边缘外观并达到品质需求。 效果外观(为全切)39um参数 切割参数 功率(%)   频率 (kHz) 实际功率(w) 切割次数 切割速度(mm/s) 焦点位置 (mm) 填充间距 (mm) 填充圈数 跳转延时(ms) 效率 80 250 9.6w 250 1000 -0 0 0 0.2 现存问题与后续措施 评估与效能优化:目前仅完成初步的效果与效率评估。后续计画增加辅助冷却气体以加速降温、减少热影响,并藉此减小跳转延时。 功率控制与光路优化:目前全切效果不理想,在尚未切断前材料即出现发黑、发白现象,且产品已有破碎与裂痕的迹象。针对此问题,机台设备预计添加高压吹气,以减少残渣堵塞切割道,避免影响光路传输。 光斑调整与制程改善:现阶段的加工效率过久、耗时过长。后续需要透过减小光斑大小,来提高能量密度与加工速度,以达到实际的产能需求。 结论一、 紫外雷射全切之加工瓶颈分析由於产品材料本身对紫外雷射(UV Laser)的吸收率低,导致全切加工难以在合理的效率内完成。在尝试全切的过程中,主要面临以下两大物理特性冲突: 材料脆性与热应力限制:本产品属於脆性材质,不可使用过高功率,否则会直接导致融边或材料崩裂。然而,在尚未切断前,产品就极易从中间产生裂缝。 复合材料能量吸收异常:在进行全切时,材料表面会出现大面积发黑与发白的现象。此情况是由於复合材料减少了对雷射能量的吸收,制程上被迫只能加大瞬态功率,进而引发严重的热影响。 二、 微细蚀刻道之光学硬体改善对策针对目前蚀刻道要求较小的限制,现有设备的加工能力已达瓶颈,必须评估进行机台配件的硬体整改。后续规划导入「小焦距场镜(小镜头)搭配扩束镜」的架构,藉此有效减小光斑大小(缩小焦斑)。必要时,将进一步加装「光闸圈(Aperture)」以修饰光束质量,从根本上解决高功率带来的崩边问题并满足微细线宽的需求。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_535878.html 光通讯晶圆紫外飞秒切割 2026-06-30 2027-06-30
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物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition),简称 PVD。

PVD 一般区分为三种,分别是真空蒸著(Vacuum Evaporation)、溅镀(Sputtering)、离子镀著(Ion Plating)。

1. 真空蒸著(Vacuum Evaporation) 

金属在真空中加热时会变成气体而蒸发,真空蒸著就是利用此原理。处理时多在 10-5Torr 以下的真空中进行,金属及各种化合物都可当作被覆物质,其应用例有镜片、反射镜、塑胶零件等,但是以金属表面硬化为目的的用途则很少,主要多用於装饰性物件。

2. 溅镀(Sputtering) 

高能量的粒子撞击靶材时靶中的分子或原子被撞击出来的现象,此原理是以靶为阴极,以基板为阳极,在 10-2Torr 左右的 Ar 气氛中加以高电压时阴极附近的 Ar 气离子化后变成 Ar+,与阴极相撞击,被 Ar+离子所撞击飞出的分子或原子撞上基板而堆积形成薄膜。溅射应用范围极广,利用其薄膜的机能则是以耐磨耗性、耐蚀性、耐热性抗静电或装饰性为目的,但是因附著力的问题少见於刀具的应用。适用於大宗连续性镀膜,例如手机零件等。

3. 离子镀著(Ion Plating)

PVD 中密著性最佳者为离子镀著方式;此方法是利用电弧撞击靶材,使靶材原子被激发出来,与反应性气体反应,形成化合物沉积於工件表面的一种技术。炉内运行至高真空后,通入惰性气体,加偏压造成氩离子(Ar+),及带负电的电子(e-),带正电的氩离子会撞向通入偏压为负极的基板底材,来清洁工件表面;之后再通入反应气体,在靶材和基板底材间产生电浆,进行镀膜作业。此一方式成膜速度快、密著性较佳,多用於切削刀具被覆处理。

本公司采用最先进之 本公司采用最先进之阴极电弧法(cathode arc)进行镀膜作业。与其他方式相比,此种方式拥有 进行镀膜作业较多的离化率、均匀的披覆性以及最佳的密著性,大多被应用在金属的硬质镀膜上,特别是要求耐磨耗之物件。

 

PVD 真空离子镀膜与传统电镀之不同

真空镀膜厚度属於微米级,1μm 相当於传统电镀一条的十分之一,因此经过镀膜作业以后,并不会影响工件的精度;传统电镀的批覆方式是以一种包覆的方式在外形成一层电镀层,并无高度密著性可言。

项目 传统电镀 真空离子镀膜技术
方式 大气中,以电解液为媒介,属高污染制程 真空环境下,以电浆为媒介,属於环保制程
特性 均匀性佳,薄膜表面有光泽。但仅以包覆方式 覆盖表面无密著力可言 膜质紧密,均匀度视旋转夹具之结构而定
硬度 硬度约 Hv900 左右 硬度可达 Hv1800 以上
厚度 厚度约为镀膜的 10 倍以上 厚度为微米级(μm)有绝佳的被覆性
密著 热胀冷缩容易脱落

面宽 0.2mm2的钻石压子尖端可承受 10kg 以上垂直重量,膜层无剥落,N>98 < TBODY>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PVD 真空离子镀膜与电镀方式之膜形差异

PVD 镀膜制作之示意图

PVD 镀层会依底材形状平均在上方形成一个镀膜层,依底材高低形状有所不同,经镀膜后的高低形状也是依照原先底材之态样。

传统电镀制作之示意图

一般湿式镀层所制作之镀膜会在表面覆盖成一个薄膜层 ,不论底材之原先形状为何,表面所呈现出来的薄膜层都会趋於平坦。

 

采用 CSR-101 刮痕试验机之附著力测试结果

TiN 氮化钛 → 90N

CrN 氮化铬 → 92N

TiAIN 氮化铝钛→ 88N

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