真空蒸发膜技术是最早应用的真空镀膜技术,在光学、半导体器件、塑料金属化等领域至今仍发挥着重要作用。作为离子镀膜技术的基础,真空蒸发镀膜技术是在高真空度中将固体膜料加热、蒸发(升华)成为蒸气原子,然后到达工件形成薄膜的技术。根据将固态膜料加热汽化的方法不同,分为电阻蒸发镀、电子枪蒸发镀、激光蒸发镀、高频感应加热蒸发镀,主要特点如下所示。

名称

电阻蒸发镀

电子枪蒸发镀

高频感应加热蒸发镀

激光蒸发镀

难熔金属

电子束

高频感应电流

激光

密度功率

10e4W/cm²

10e3W/cm²

10e6W/cm²

特点

简单,成本低

金属化合物

高熔点膜料

速度快

蒸发速率达

温度稳定均匀

膜料一次装填

纯度高,不分馏

一、电阻蒸发镀膜机


电阻蒸发镀膜机由镀膜室、抽真空系统、蒸发源系统、工件架组成,还配有基板加热装置、进气系统、轰击系统和轰击电源等等。如图所示:镀膜室上方安装工件架,工件置于工件架上;下发有电阻蒸发源,真空度在6e-3pa左右,蒸发源一般采用电阻温度系数高的金属钨、钼、钽等等制作。工作时,蒸发电极上通低电压高电流的交流电,让难熔金属源升温,使低熔点膜料熔化蒸发。蒸汽原子克服原子间的作用力离开金属面进入气相到达工件表面凝结成金属薄膜的一个过程。

二、电子枪蒸发镀膜机


电子枪蒸发镀膜机由真空室、抽真空系统、电子枪系统、水冷坩埚、工件架、工件加热装置、轰击电极组成,还配有蒸发电源、加热电源、轰击电源和进气系统等等。如图所示:真空室上方安装工件架,工件置于工件架上;下方安装电子蒸发源,真空度在6e-3pa左右。


电子枪组件


坩埚

三、激光蒸发镀膜机

激光蒸发镀膜机是将激光束的能量转化为热源,直接加热膜层材料,能量密度达到10e6W/cm²以上的激光束无接触使膜料加热蒸发镀在工件表面。正因如此,很多高熔点膜材,需要超高真空零污染零加热的特殊工件镀膜需求采用此方法,如沉积介质膜、半导体莫、金属膜和化合物膜等。因为制作大功率连续式激光器的成本较高,所以它的应用范围有一定的限制,目前尚不能在工业中广泛应用。


激光蒸发镀膜机示意

真空蒸发镀膜技术是应用最早的镀膜技术,至今仍旧广泛应用,如半导体器件中的导线、光学镜头、激光武器、手机盖板、防伪膜、屏蔽膜、食品包装袋、医用包装袋等等,根据不同的产品使用需求可分为立式蒸发镀膜机、卧式蒸发镀膜机和卷绕蒸发镀膜机。


立式蒸发镀膜机


立式蒸发镀膜机

立式蒸发镀膜机多是单室机,并配有抽真空系统。它广泛应用在光学镜片,红外、紫外器件,天文望远镜,手机盖板,汽车灯反光罩等


光学镜片


手机盖板


车灯反光罩

卷绕蒸发镀膜机分为上下两个室,上方是柔性薄膜卷绕室;下方是镀膜室,安装热蒸发源。两个室各自配有抽真空系统维持各自的真空度,卷绕室真空度在1e-1pa左右,镀膜室真空度在2e-2pa左右。它能够对铜箔、铝箔、有机薄膜、织物、纸张等柔性基材上沉积多种功能的薄膜,广泛应用在电屏蔽膜、电容器膜、防伪膜、装潢膜、包装膜、阻隔膜、反光膜、隔热膜、汽车膜及柔性透明导电膜上。


卷绕式蒸发镀膜机


卷绕式蒸发镀膜机