鍍膜技術(shù)十個(gè)主要問題及答案

1、鍍膜技術(shù)十個(gè)主要問題及答案問題：一、鍍膜技術(shù)可區(qū)分為那幾類?可區(qū)分為： (1)真空蒸鍍(2)電鍍(3) 化學(xué)反應(yīng)(4) 熱處理(5) 物理或機(jī)械處理二、常用的真空泵浦有那幾種?適用的抽氣范圍為何 ?真空泵浦可分：(1) 機(jī)械幫浦 (2)擴(kuò)散泵浦 (3) 渦輪泵浦 (4)吸附泵浦 (5) 吸著泵浦真空泵浦抽氣范圍：泵浦抽氣范圍機(jī)械泵浦10-1 10-4毫巴擴(kuò)散泵浦10-3 10-6毫巴渦輪泵浦10-3 10-9毫巴吸附泵浦10-3 10-4毫巴吸著泵浦10-4 10-10 毫巴三、電漿技術(shù)在表面技術(shù)上的應(yīng)用有那些?1)濺漿沉積：濺鍍是利用高速的離子撞擊固體靶材，使表面分子濺離并射到基材鍍成一層薄

2、膜，濺射離子的起始動(dòng)能約在 100eV 。常用的電漿氣體為氬氣，質(zhì)量適當(dāng)而且沒有化學(xué)反應(yīng)。(2) 電漿輔助化沉積：氣相化學(xué)沉積的化學(xué)反應(yīng)是在高溫基材上進(jìn)行，如此才能使氣體前置物獲得足夠的能量反應(yīng)。(3) 電漿聚合：聚合物或塑料薄膜最簡(jiǎn)單的披覆技術(shù)就是將其溶劑中，然后涂布于基板上。電漿聚合涂布法系將分子單體激發(fā)成電漿， 經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后形成一致密的聚合體并披覆在基板上，由于基材受到電漿的撞擊，其附著性也很強(qiáng)。(4) 電漿蝕刻：濕式堿性蝕刻，這是最簡(jiǎn)單而且便宜的方法，它的缺點(diǎn)是堿性蝕刻具晶面方向性，而且會(huì)產(chǎn)生下蝕的問題。(5) 電漿噴覆：在高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)的金屬組件須要有陶瓷物披覆，以防止高溫腐蝕的發(fā)生。四

3、、蒸鍍的加熱方式包括那幾種?各具有何特點(diǎn) ?加熱方式分為：(1) 電阻加熱(2) 感應(yīng)加熱(3) 電子束加熱(4)雷射加熱(5)電弧加熱各具有的特點(diǎn)：(1) 電阻加熱：這是一種最簡(jiǎn)單的加熱方法，設(shè)備便宜、操作容易是其優(yōu)點(diǎn)。(2) 感應(yīng)加熱：加熱效率佳，升溫快速，并可加熱大容量。(3) 電子束加熱： 這種加熱方法是把數(shù)千eV 之高能量電子， 經(jīng)磁場(chǎng)聚焦， 直接撞擊蒸發(fā)物加熱，溫度可以高達(dá)30000C。而它的電子的來源有二：高溫金屬產(chǎn)生的熱電子，另一種電子的來源為中空陰極放電。(4) 雷射加熱：激光束可經(jīng)由光學(xué)聚焦在蒸鍍?cè)瓷?，產(chǎn)生局部瞬間高溫使其逃離。最早使用的是脈沖紅寶雷射，而后發(fā)展出紫外線準(zhǔn)分

4、子雷射。紫外線的優(yōu)點(diǎn)是每一光子的能量遠(yuǎn)比紅外線高，因此準(zhǔn)分子雷射的功率密度甚高，用以加熱蒸鍍的功能和電子束類似。常被用來披覆成份復(fù)雜的化合物，鍍膜的品質(zhì)甚佳。它和電子束加熱或?yàn)R射的過程有基本上的差異，準(zhǔn)分子雷射脫離的是微細(xì)的顆粒，后者則是以分子形式脫離。(5) 電弧加熱：陰極電弧沉積的優(yōu)點(diǎn)為：(1)蒸鍍速率快，可達(dá)每秒1.0 微米(2) 基板不須加熱(3) 可鍍高溫金屬及陶瓷化合物(4) 鍍膜密高且附著力佳五 、真空蒸鍍可應(yīng)用在那些產(chǎn)業(yè) ?主要產(chǎn)業(yè)大多應(yīng)用于裝飾、光學(xué)、電性、 機(jī)械及防蝕方面等，現(xiàn)就比較常見者分述如下：1.鏡片的抗反射鍍膜(MgO 、MgF2 、 SiO2 等 )，鏡片置于半球

5、支頂，一次可鍍上百片以上。2.金屬、合金或化合物鍍膜，應(yīng)用于微電子當(dāng)導(dǎo)線、電阻、光電功能等用途。_3.鍍鋁或鉭于絕緣物當(dāng)電容之電極。4.特殊合金鍍膜MCrAlY具有耐熱性抗氧化性，耐溫達(dá)1100OC，可應(yīng)用須耐高溫環(huán)境的工件，如高速切削及成形加工、渦輪引擎葉片等。5.鍍金屬于玻璃板供建筑物之裝飾及防紫外線。6.離子蒸鍍鍍鋁，系以負(fù)高電壓加在被鍍件上，再把鋁加熱蒸發(fā)，其蒸氣經(jīng)由電子撞擊離子化，然后鍍到鋼板上。7.鍍鋁于膠膜，可供裝飾或標(biāo)簽，且鍍膜具有金屬感等。最大的用途就是包裝，可以防潮、防空氣等的滲入。8.機(jī)械零件或刀磨具鍍硬膜(TiC 、 TiN 、 Al2O3) 這些超硬薄膜不但硬度高，可

6、有效提高耐磨性，而且所需厚度剪小，能符合工件高精度化的要求。9.特殊合金薄片之制造。10.鍍多層膜于鋼板，改善其性能。11.鍍硅于 CdS 太陽電池，可增加其效率。12.奈米粉末之制造，鍍于冷基板上，使其不附著。六、TiN 氮化鈦鍍膜具有那些特點(diǎn)?有以下的優(yōu)點(diǎn)：(1) 抗磨損(2) 具亮麗的外觀(3) 具安全性，可使用于外科及食品用具。(4) 具潤(rùn)滑作用，可減少磨擦。(5) 具防蝕功能(6) 可承受高溫七 、 CVD 化學(xué)氣相沉積法反應(yīng)步驟可區(qū)分為那五個(gè)步驟 ?(1) 不同成份氣相前置反應(yīng)物由主流氣體進(jìn)來，以擴(kuò)散機(jī)制傳輸基板表面。理想狀況下， 前置物在基板上的濃度是零，亦即在基板上立刻反應(yīng)，實(shí)

7、際上并非如此。(2) 前置反應(yīng)物吸附在基板上，此時(shí)仍容許該前置物在基板上進(jìn)行有限程度的表面橫向移動(dòng)。(3) 前置物在基板上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生沉積物的化學(xué)分子，然后經(jīng)積聚成核、遷移、成長(zhǎng)等步驟，最后聯(lián)合一連續(xù)的膜。(4) 把多余的前置物以及未成核的氣體生成物去吸附。(5) 被去吸附的氣體，以擴(kuò)散機(jī)制傳輸?shù)街髁鳉庀?，并?jīng)傳送排出。八、電漿輔助 VCD 系統(tǒng)具有何特色 ?一般 CVD 均是在高溫的基板下產(chǎn)生沉積反應(yīng)，如果以電漿激發(fā)氣體，即所謂的電漿輔助CVD(Plasma enhanced CVD簡(jiǎn)稱 PECVD) ，則基板溫度可以大幅降低。然而一般薄層的光電鍍膜或次微米線條，相當(dāng)脆弱，容易受到電漿

8、離子撞擊的傷害，故PECVD 并不適宜。九、 CVD 制程具有那些優(yōu)缺點(diǎn) ?優(yōu)點(diǎn)：(1) 真空度要求不高，甚至不須真空，如熱噴覆。(2) 高沉積速率， APCVD 可以達(dá)到 1 m/min 。(3) 相對(duì)于 PVD ，化學(xué)量論組成或合金的鍍膜比較容易達(dá)成。(4) 鍍膜的成份多樣化，包括金屬、非金屬、氧化物、氮化物、碳化物、半導(dǎo)體、光電材料、聚合物以及鉆石薄膜等。(5) 可以在復(fù)雜形狀的基材鍍膜，甚至滲入多孔的陶瓷。(6) 厚度的均勻性良好， LPCVD 甚至可同時(shí)鍍數(shù)十芯片。缺點(diǎn)：(1) 熱力學(xué)及化學(xué)反應(yīng)機(jī)制不易了解或不甚了解。(2) 須在高溫度下進(jìn)行，有些基材不能承受，甚至和鍍膜起作用。(3

9、) 反應(yīng)氣體可能具腐蝕性、毒性或爆炸性，處理需格外小心。(4) 反應(yīng)生成物可能殘余在鍍膜，成為雜質(zhì)。(5) 基材的遮蔽很難。十、鉆石材料具有那些優(yōu)點(diǎn)?可應(yīng)用在那些產(chǎn)業(yè)上 ?優(yōu)點(diǎn)：硬度高、耐磨性高、低熱脹率、散熱能力良好、防蝕能力加>>> 等等可應(yīng)用在：聲學(xué)產(chǎn)品、消費(fèi)產(chǎn)品、生醫(yī)產(chǎn)品、光學(xué)產(chǎn)品、超級(jí)磨料、航天產(chǎn)品、鉆石制造、化學(xué)產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、機(jī)械產(chǎn)品。十一、鉆石薄膜通?？墒褂媚切┓椒▉慝@得?近年來膜狀的鉆石合成技術(shù)突飛猛進(jìn)。鉆石膜的厚度，可自奈米至毫米。薄膜常以物理氣相沉積的方法生成。厚膜則多以化學(xué)氣相沉積的方法獲得。十二、試說明 PVD 法生長(zhǎng)鉆石薄膜之特性 ?PVD 沉積鉆

10、石時(shí)除撞擊區(qū)的少數(shù)原子外，其它的碳原子乃在真空下，而且溫度很低，因此常被認(rèn)為是低壓法。由于鉆石在低壓為介穩(wěn)定狀態(tài)故PVD 法乃被歸類為介穩(wěn)定生長(zhǎng)鉆石的方法。但在生長(zhǎng)鉆石的撞擊區(qū)碳原子所受的壓力及溫度都很高。由于高溫影響的區(qū)域有限，因此鉆石乃在非平衡狀態(tài)下長(zhǎng)出。在這種情況原子不易擴(kuò)散，生出鉆石的原子排列只是短程有序，但長(zhǎng)程排列則含極多缺陷，甚至也含大量雜質(zhì)，故稱為類鉆碳。以PVD法生長(zhǎng)鉆石或DLC因基材溫度很低，生長(zhǎng)速率緩慢，通常只沉積極薄的一層。由于膜較薄，可附在復(fù)雜的工件表面上。鍍DLC膜時(shí)因工件不受高溫影響，所以PVD 沉積的 DLC 用途廣泛，可用為模具涂層及硬盤護(hù)膜等。若要生長(zhǎng)較厚的鉆

11、石膜，原子必須擴(kuò)散至晶格內(nèi)的穩(wěn)定位置，因此基材溫度要提高，但也不能高到使生出的鉆石轉(zhuǎn)化成石墨。十三、試說明 CVD 法生長(zhǎng)鉆石薄膜之特性 ?為使 CVD 的鉆石生長(zhǎng)順利，碳源常用已具鉆石結(jié)構(gòu)的甲烷。甲烷可視為以氫壓出的單原子鉆石。所以故煮飯時(shí)的煤氣含大量懸浮的單原子鉆石或DLC 。甲烷分解時(shí)若氫原子可在附近若即若離的伴隨，沉積出的碳可維持鉆石的結(jié)構(gòu)，并接合在鉆石膜上而不同再轉(zhuǎn)化成石墨。十四、使用 CVD 法成長(zhǎng)鉆石薄膜，氫元素和碳元素的濃度有何重要性?CVD 生長(zhǎng)鉆石膜的瓶頸乃在避免碳?xì)浠镄纬墒?，因此氫原子?yīng)比碳源多很多。碳源濃度決定了鉆石膜的生長(zhǎng)速率，但碳源太高時(shí)氫原子會(huì)來不及維護(hù)鉆石結(jié)

12、構(gòu)而使分解出的碳變成石墨。因此碳源太濃反而會(huì)降低轉(zhuǎn)化成鉆石的比率。碳源的濃度和溫度決定了鉆石隨方向生長(zhǎng)速率的差異，因此也決定了鉆石的晶形。氫原子的濃度不僅決定了鉆石膜是否能成長(zhǎng)，也決定了鉆石膜的質(zhì)量。氫原子產(chǎn)生的比率不太受氣體，但和溫度有直接關(guān)聯(lián)。隨著熱源溫度的降低及距離的增大，氫原子的濃度也會(huì)急遽下降。十五、何為化學(xué)氣相蒸鍍(CVD)? 主要的優(yōu)缺點(diǎn)有那些？化學(xué)氣相蒸鍍乃使用一種或多種氣體，在一加熱的固體基材上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并鍍上一層固態(tài)薄膜。優(yōu)點(diǎn) :(1) 真空度要求不高，甚至可以不需要真空，例如熱噴覆(2) 沉積速率快，大氣 CVD 可以達(dá)到 1 m/min(3) 與 PVD 比較的話。

13、化學(xué)量論組成或合金的鍍膜較容易達(dá)成(4) 鍍膜的成份多樣化，如金屬、非金屬、半導(dǎo)體、光電材料、鉆石薄膜等等(5) 可以在復(fù)雜形狀的基材鍍膜，甚至滲入多孔的陶瓷(6) 厚度的均勻性良好，低壓 CVD 甚至可以同時(shí)鍍數(shù)十芯片缺點(diǎn) :(1) 熱力學(xué)及化學(xué)反應(yīng)機(jī)制不易了解或不甚了解(2) 需要在高溫下進(jìn)行，有些基材不能承受，甚至和鍍膜產(chǎn)生作用(3) 反應(yīng)氣體可能具腐蝕性、毒性或爆炸性，處理時(shí)需小心(4) 反應(yīng)生成物可能殘余在鍍膜上，成為雜質(zhì)(5) 基材的遮蔽很難十六、良好的薄膜須具備那些特性?影響的因素有那些 ?通俗的定義為在正常狀況下，其應(yīng)用功能不會(huì)失效。想要達(dá)到這個(gè)目的，一般而言這層薄膜必須具有堅(jiān)

14、牢的附著力、很低的內(nèi)應(yīng)力、針孔密度很少、夠強(qiáng)的機(jī)械性能、均勻的膜厚、以及足夠的抗化學(xué)侵蝕性。薄膜的特性主要受到沉積過程、成膜條件、接口層的形成和基材的影響，隨后的熱處理亦扮演重要角色。十七、沉積的薄膜有內(nèi)應(yīng)力的存在，其來源為何?(1) 薄膜和基材之間的晶格失配(2) 薄膜和基材之間的熱膨脹系數(shù)差異(3) 晶界之間的互擠十八、薄膜要有良好的附著力，必須具有那些基本特性?(1) 接口層原子之間須有強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié)，最好是有化合物的形成或化學(xué)吸附，理吸附是不夠的(2) 低的殘存應(yīng)力，這可能導(dǎo)因于鍍膜和基材晶格或熱膨脹系數(shù)的失配，也可能是薄膜本身存有雜質(zhì)或不良結(jié)構(gòu)(3) 沒有容易變形的表結(jié)構(gòu)，如斷層結(jié)構(gòu)，具有機(jī)械粗糙的表面是可以減低問題的惡化(4) 沒有長(zhǎng)期變質(zhì)的問題，鍍膜曝露在大氣等的外在環(huán)境，如果本身沒生氧化等化學(xué)反應(yīng)，則鍍膜自然失去其功能十九、膜厚的量測(cè)方法有那些?大致上可分為原位量測(cè)、離位量測(cè)兩類原位星測(cè)系指鍍膜進(jìn)行中