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 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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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