一周一个CMF工艺推测 - 镀膜工艺(二) PVD 蒸发镀

42|3评论|4949人气|26收藏|2026-01-21 21:26:37

       接上一篇文章PVD溅射镀,这篇文章我学习一下真空蒸发镀,并做好总结和对比,最后总结一下,对于ID和CMF设计师,什么情况下会用到蒸发镀。

 

      PVD真空蒸发镀技术是应用最早的镀膜技术,英文名称为:Vacuum Evaporation,简称VE。这种方法最早由M.法拉第于1857年提出,现代已成为常用镀膜技术之一。


(一)  真空蒸发镀的原理

        真空蒸发镀的原理:在高真空度中,采用热源将固态膜料加热蒸发成金属蒸汽,气化的金属原子在高真空中向待镀件运动,然后在待镀件表面冷却形成固态薄膜。

       大致过程如下图:       

蒸发镀原理.jpg

                                                    (蒸发镀原理)          



(二)  真空蒸发镀的应用


真空蒸发镀膜技术的应用非常广泛,如下图:

PS04.jpgPS05.jpg

   (这两张图都来源于抖音王教授,具体链接见文章末尾)



(三)  真空蒸发镀的工艺阶段


   真空蒸发镀需要在封闭的蒸镀机里完成,根据内部空间大小不同分为钟罩型和开门型,如下图:

PS03.jpg

                                (钟罩型)                                                                               (开门型)



蒸发镀工艺分三个阶段:

阶段一:离子轰击清洗待镀件。 因为待镀件表面会有杂质或脏污物质,会影响最终镀膜效果,所以需要用氩气辉光电离轰击待镀件表面进行清洗,清洗时待镀件表面看到淡紫色辉光,就像圣斗士的小宇宙,很是好看。如下图:


氩气.jpg



阶段二:固态膜材蒸发: 蒸发的膜材通常是纯金属铝、铜、铬等;为了让金属气化,需要将温度加热到金属的沸点,真空状态下一般在1500度左右。目前主流有三种加热方式:电阻加热,高频感应加热和电子束枪加热。原理如下图:


PS09.jpg

                         (电阻蒸发镀原理)                                                                             (电子束蒸发镀原理) 


PS06.jpg


电阻蒸发镀:就是用高熔点的难蒸发物质如钨通电升温到2000°左右蒸发熔点低的金属如铝,下图是在蒸发中的图:

PS07.jpg

电子束蒸发镀:在高真空下,电子枪灯丝加热后发射热电子,被加速阳极加速,获得很大的动能轰击到的蒸发材料上,把动能转化成热使蒸发材料加热气化,而实现电子束蒸发镀。电子束蒸发镀由发射电子的热阴极、电子加速极和作为阳极的镀膜材料组成。电子束蒸发源的能量可高度集中,使镀膜材料局部达到高温而蒸发。通过调节电子束的功率,可以方便的控制镀膜材料的蒸发速率,特别是有利于高熔点以及高纯金属和化合物材料。下图是电子束工作中的图片:

电子束.jpg


电子束蒸发镀的腔内如下图:

电子束蒸发镀炉子.jpg


电子束蒸发镀在工厂产线的外景图:

PS08.jpg


常见的蒸镀材料及蒸发装置的选择

常见蒸发镀膜材料:

金属:铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、锡(Sn)、铜(Cu),Pt(铂),Ti(钛)等。

氧化物:二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO),氧化硅(SiO2)等。

半导体:Si(硅),硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)等。

绝缘材料:氟化钙(CaF2)、硫酸钡(BaSO4),氟化镁、氟化镝、氟化镧等。

PS01.jpg


阶段三:气态金属原子沉积: 气态金属原子走直线路径,在待镀件上遇冷沉积成薄膜。如下图:

PS10.jpg


(四)  真空蒸发镀的特点和对比


          整体说来,蒸发镀膜工艺制程相对较简单,加工难度较低,应用较广。 作为PVD主流技术之一,它跟溅射镀的对比如下:

PS11.jpg


(五)  ID和CMF什么情况下选择蒸发镀


对于我们ID和CMF设计师而言,什么情况下的外观件需要用到蒸发镀工艺,我总结了如下:

PS02.jpg

塑胶件和金属件的蒸发镀的工艺流程跟溅射镀一样,塑料调色用喷涂,金属调色在蒸发镀调整靶材和相关参数,步骤大致如下图:

完整PVD步骤.jpg


以上是我对蒸发镀的理解,请大神指点。


由于溅射镀和蒸发镀都有各自的缺点,所以就诞生了一种结合溅射镀和蒸发镀优点的工艺,叫离子镀,下一篇文章准备写。



感谢如下大神对蒸发镀知识的无私奉献,感兴趣的可以点击链接:

这是一个国外大神手真空蒸发镀设备的视频,里面基本上讲清楚了

https://www.douyin.com/root/search/pvd%E8%92%B8%E5%8F%91%E9%95%80%E6%8A%80%E6%9C%AF?aid=0a76be9d-9a40-4fdf-ab6e-6f02d3338076&modal_id=7443673249705151778&type=general

 这是简单的三种PVD技术的解释视频:

https://www.douyin.com/root/search/pvd%E8%92%B8%E5%8F%91%E9%95%80%E6%8A%80%E6%9C%AF?modal_id=7352777629637905664&type=video

 国内厂家蒸发镀膜的介绍:

https://www.douyin.com/root/search/pvd%E8%92%B8%E5%8F%91%E9%95%80%E6%8A%80%E6%9C%AF?modal_id=7503736509406842162&type=video

 王教授的蒸发镀层讲座:

https://www.douyin.com/root/search/pvd%E8%92%B8%E5%8F%91%E9%95%80%E6%8A%80%E6%9C%AF?modal_id=7167314550587428104&type=video

知乎文章

https://zhuanlan.zhihu.com/p/617264424

https://zhuanlan.zhihu.com/p/638170967

https://www.zhihu.com/question/659740112/answer/97889035140

 




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    ellielli 2026-01-22
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    太完美了

    我不吃糖 2026-01-22
    举报 回复

    感谢大佬的分享哈

    安琪 2026-01-22
    举报 回复

    好全面

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