真空鍍膜之蒸發鍍膜機的原理及性能

    在真空中制備膜層，包括鍍制晶態的金屬、半導體、絕緣體等單質或化合物膜。雖然化學汽相沉積也采用減壓、低壓或等離子體等真空手段，但一般真空鍍膜是指用物理的方法沉積薄膜。真空鍍膜有三種形式，即蒸發鍍膜、濺射鍍膜和離子鍍。

    通過加熱蒸發某種物質使其沉積在固體表面，稱為蒸發鍍膜。這種方法最早由M.法拉第于1857年提出，現代已成為常用鍍膜技術之一。蒸發鍍膜與其他真空鍍膜方法相比，具有較高的沉積速率，可鍍制單質和不易熱分解的化合物膜。用作真空蒸發鍍的裝置稱為蒸發鍍膜機。

    鍍膜設備真空中制備膜層可防止膜料和鍍件表面的污染，消除空間碰撞，提高鍍層的致密性和可制備單一化合物的特殊功能的鍍層。對于大面積鍍膜，常采用旋轉基片或多蒸發源的方式以保證膜層厚度的均勻性。膜厚決定于蒸發源的蒸發速率和時間（或決定于裝料量），并與源和基片的距離有關。從蒸發源到基片的距離應小于蒸氣分子在殘余氣體中的平均自由程，以免蒸氣分子與殘氣分子碰撞引起化學作用。排氣系統一般由機械泵、擴散泵、管道和閥門組成。目前所用的蒸發源主要有電阻加熱、電子束加熱、感應加熱、電弧加熱和激光加熱等多種形式。蒸氣分子平均動能約為0.1～0.2電子伏。薄膜厚度可由數百埃至數微米。

    為了提高鍍層厚度的均勻性，真空室內的鍍件夾具有行星機構或自轉加公轉的運動裝置，如用行星運動方式，這種運動方式成膜均勻性好，臺階覆蓋性能良好，鍍件裝載量大，可以充分利用真空鍍膜室的有效空間，是目前經常采用的運動方式。蒸發鍍膜機主要由真空室、排氣系統、蒸發系統和電氣設備四部分組成。

    蒸發物質如金屬、化合物等置于坩堝內或掛在熱絲上作為蒸發源，待鍍工件，如金屬、陶瓷、塑料等基片置于坩堝前方。通過加熱蒸發某種物質使其沉積在固體表面，稱為蒸發鍍膜。電氣設備包括測量真空和膜層厚度及控制臺等。因此，排氣系統既要求在較短的時間內獲得低氣壓以保證快速的工作循環，也要求確保在蒸氣鍍膜時迅速排除從蒸發源和工作物表面所產生的氣體。為了提高抽氣速率，可在機械泵和擴散泵之間加機械增壓泵。蒸發物質的原子或分子以冷凝方式沉積在基片表面。蒸發式鍍膜機常用蒸發源是用來加熱膜材使之汽化蒸發的裝置。真空室是放置鍍件、進行鍍膜的場所，直徑一般為400~700mm，高400~800mm，用不銹鋼制作，有水冷卻裝置。待系統抽至高真空后，加熱坩堝使其中的物質蒸發。蒸發系統包括蒸發源和加熱蒸發源的電氣設備。