NCVM彩色非导电性镀膜工艺解析课件.ppt
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1、NCVM 學習簡報,NCVM-Painting,NCVM 學習簡報NCVM-Painting,目 錄,技朮背景 工作原理 工藝流程 設備保養 新機調試 R F 測試,目 錄 技朮背景,技朮背景,VM:是Vacuum Metallization 的缩写,即真空镀膜。 按照成膜机理不同:VM分为PVD与CVD。PVD又有溅镀、 蒸镀、離子鍍之分。 按照镀膜功能不同:VM又有CVM与NCVM之分,即导电性 镀膜与非导电性镀膜-Non-conductive vacuum metallization TNCVM即为彩色非导电性镀膜工艺。PVD:是Physical Vapor Deposition的缩写,
2、即物理氣相沉積。 它是在真空條件下,利用各種物理方法,將鍍料氣化成原子、 分子、離子,直接沉積到工件表面的方法。蒸鍍:是在真空條件下,運用電阻加熱方式加熱蒸發物質,使之蒸發 成氣態,氣態粒子流直接射向工件,并在工件表面沉積成固態 薄膜的物理過程。,技朮背景VM:是Vacuum Metallization 的,技朮背景,技朮背景VMPVDCVDPCVDEVD蒸鍍濺鍍離子鍍,技朮背景,PVD優點,高金屬質感、艷麗飽滿的色彩效果優異的功能性(高硬度、高耐磨性)底材選擇多樣化:金屬、玻璃、塑膠制程良好的穩定性及再現性解決高光塗裝諸多外觀問題環保,技朮背景PVD優點高金屬質感、艷麗飽滿的色彩效果,技朮背
3、景,降低物質的沸點和氣化點減少氣體分子之間的碰撞次數提高金屬蒸氣分子的平均自由程減少氣體、雜質,提供清潔工作條件減少空氣對金屬氧化等不良影響相對濺鍍附著力差、成本低、對工件形狀不敏感,蒸鍍工藝特點,技朮背景降低物質的沸點和氣化點蒸鍍工藝特點,技朮背景,中漆或面漆透過稀鬆VM金屬層與底漆直接接觸附著。,技朮背景 中漆或面漆透過稀鬆VM金屬層與底漆直接接觸附著。,真空定義: 1大氣壓下,1mol氣體(6.05*1023molecule)佔有22.4L 空間,相當於1cm3空間內有1019氣體分子,氣體對氣壁碰撞產生壓力,大小為760mm汞柱或稱760Torr。注意: 真空技術中,一密閉容器內保持真
4、空,並不是指真正的空,也就是內部並非全無氣體。在所謂的高真空狀態下,仍有為數可觀的氣體。,技朮背景,真空定義:技朮背景,技朮背景,1atm(大氣壓) =760mmHg =760Torr =1.013105Pa =1013mbar =14.7psi =1.03327kg/cm2,真空單位:,技朮背景1atm(大氣壓)真空單位:,氣體分子密度: 表示單位體積氣體分子數目,與氣體壓力、溫度有關,一般在760Torr下,0 時,氣體分子密度為: 2.7*1019 molecule/cm3 由此推算: 0 時, 760Torr=2.7*1019 molecule/cm3 1Torr=3.55*1016
5、molecule/cm3 5*10-2Torr=1.78*1015 molecule/cm3 6*10-5Torr=2.13*1012 molecule/cm3,技朮背景,氣體分子密度:技朮背景,氣體分子自由程: 一個氣體分子相鄰前后兩次碰撞所經歷的路程。氣體分子平均自由程: 一個系統內所有氣體分子彼此碰撞所經經歷的平均距離,或者同一分子在規定時間內連續碰撞所經歷的平均值。 自然環境中,氣體分子一直在高速直線運動,常溫下速度為470m/s(約為音速)。因氣體分子密度高,分子一直在彼此碰撞,人感覺不到氣體分子在運動。真空環境下,氣體分子碰撞幾率降低,自由路徑加長。,技朮背景,氣體分子自由程:技朮
6、背景,常溫下氣體分子平均自由程: 760Torr=3.72*10-8 cm 1*10-3Torr=5 cm 2*10-4Torr=25 cm 1*10-4Torr=50 cm 5*10-5Torr=100 cm 5*10-2Torr=0.1 cm 6*10-5Torr=83cm,技朮背景,蒸氣壓: 水蒸氣壓與溫度關系表:,常溫下氣體分子平均自由程:技朮背景蒸氣壓:壓力/Torr76,技朮背景,氣體負荷: 真空系統的目的,是要制造一個壓力低,氣體分子數目少的空間,真空室內氣體來源如下圖示:,技朮背景氣體負荷:,不同真空度,氣體負荷來源不同:10-1Torr以上,主要氣體負荷:原有體積氣體;10-
7、1Torr10-3Torr:水蒸氣(來自真空桶壁與被鍍物);10-4Torr10-6Torr:水蒸氣、CO、H2因此,真空度抽到10-4Torr時,真空腔若無漏氣,主要氣體來源是真空腔壁與真空腔內零組件表面釋放出的氣體,以及被鍍物本身的釋氣。,技朮背景,不同真空度,氣體負荷來源不同:技朮背景,技朮背景,真空區域劃分:真空指壓強小于101,325Pa低真空:1.013*105Pa1.33*103Pa(76010Torr)中真空:1.33*103Pa1.33*10-1Pa(1010-3Torr)高真空:1.33*10-1Pa1.33*10-6Pa(10-310-8Torr)超高真空:1.33*10
8、-6Pa1.33*10-12Pa (10-810-14Torr),技朮背景真空區域劃分:,技朮背景,低真空:氣體分子數多,以熱運動為主,分子間碰 撞頻繁,平均自由程短;中真空:產生氣體導電現象,氣體流動由黏稠狀轉 換為分子狀,液體沸點降低引起劇烈蒸發, 分子間碰撞減少,平均自由程增加;高真空:分子按直線飛行,分子間碰撞大為減少, 氣體熱傳導與內摩擦已變得與壓強無關;超高真空:分子間極少碰撞,可歸為高真空范圍。,技朮背景低真空:氣體分子數多,以熱運動為主,分子間碰,DYC設備鍍膜原理: 1.將真空腔內空氣排出,一般真空度要求須達到2*10-4Torr以上,此真空度氣體的平均自由程25cm; 2.
9、利用鎢絲把靶材(如Sn)加熱至氣化溫度; 3.氣化的Sn分子以相當於音速撞擊到被鍍物而附著, 若真空度太差,平均自由程不夠,則Sn原子氣化後有可能會碰撞到其它殘留氣體,而無法往被鍍物撞擊,會導致膜厚不足。,技朮背景,DYC設備鍍膜原理:技朮背景,技朮背景,電阻加熱方式: 用絲狀或片狀的高熔點金屬做成蒸發源,將蒸發物質 放在其中,接通電源利用電阻加熱蒸發物質使其蒸發的方 法。蒸發源的選用: 高熔點、低蒸氣壓,在蒸發溫度下不會與蒸發物質發 生化學反應或互溶但與蒸發物質潤濕效果好,且具用一定 的機械強度。同時,根據蒸發要求和蒸發源的特性,蒸發 源應保持一定的形狀。常用材料有:鎢(現用)、鉬、鉭、石墨
10、、氮化硼常用形狀有:多股螺旋形(現用)、U形、正弦波形、 圓錐管形、薄板形、舟形,技朮背景電阻加熱方式:,常用蒸發單質:,技朮背景,元素熔點/蒸發溫度/蒸發源絲片坩堝Ag9611030T,技朮背景,常用蒸發化合物:,技朮背景化合物熔點/蒸發溫度/蒸發源材料蒸發物Al2O3,Sn:第五周期,A族 熔點:231.89 沸點:2260 密度:白Sn:7.28g/cm3 灰Sn:5.75g/cm3 脆Sn:6.54g/cm3 特性:延展性好,空氣中表面 生成SnO2而穩定,緩慢 溶於稀酸,能溶於強鹼,技朮背景,In:第五周期,A族 熔點:156.61 沸點:2080 密度:7.30g/cm3 特性:稀
11、散元素之一,有延展 性,空氣中很穩定,易 溶於酸、鹼,不能分解 水,50Sn5s25p2118.7,49In5s25p1114.8,Sn:第五周期,A族技朮背景In:第五周期,A族50Sn,工作原理,DYC蒸鍍設備示意,工作原理DYC蒸鍍設備示意,技朮背景,DYC-1318BSD設備示意,技朮背景名稱意義控制屏閥門黑色閥門打開控制屏閥門白色閥門關閉,1#真空門示意圖,2#真空門示意圖,工作原理,真空桶示意,1#真空門示意圖2#真空門示意圖工作原理真空桶示意掛具電極桿,適量的擴散油在擴散泵底部加熱器加熱后成為油蒸氣,當油蒸氣充滿噴射筒后從細縫噴射而出,噴射出的高速油蒸氣分子向下撞擊空氣分子使之集
12、中于擴散泵下半部並從下部的擴散出口管路被機械泵抽走。撞擊后的油蒸氣接觸泵壁后冷凝并流入底部的加熱器。循環此過程,可以達到持續不斷的排氣效果。,油擴散泵工作原理,工作原理,適量的擴散油在擴散油擴散泵工作原理工作原理,在泵腔內有兩個”8“字形的轉子相互垂直地安裝在一對平行軸上,由傳動比為1的一對齒輪帶動做彼此反向的同步旋轉運動。在轉子之間、轉子和泵殼內壁之間,保持有一定的間隙(0.20.3mm),以保証轉子高速運行。一般對工作氣體中的灰塵和水蒸氣不敏感。終極真空度達5*10-3Torr。,魯式泵工作原理,工作原理,在泵腔內有兩個”8“字形的轉子相互垂直地安裝在,是一種變容式壓縮機,抽真空能力一般從
13、760Torr1*10-2Torr泵腔內有轉子,通過轉子來壓縮空氣。通常需要使用油冷(冷卻介質是空氣和水),同時達到密封的作用。,油回轉泵工作原理,工作原理,是一種變容式壓縮機,抽真空能力一般從760To,當真空度抽到10-1Torr時,真空桶內大部份都是水 蒸氣,由水蒸氣壓與溫度關系知若桶內有一溫度很低的表面足以凝固水蒸氣分子,則可提高真空度。Polycold實質是一台“高性能的冷水機”,也有冷凝器和蒸發器,利用高性能的冷凝劑可以達到-120,以使真空桶中的水蒸氣快速高效冷凝成液態,并由收集器收集。 真空度與最低冷凍表面溫度對照表:,POLYCOLD工作原理,工作原理,當真空度抽到10-1T
14、orr時,真空桶內大部份,工作原理,POLYCOLD工作原理,TC1:壓縮機溫度,TC2:冷卻水溫度,TC3:進DP溫度,TC4:出DP溫度,TC7:出Polycold溫度,TC8:進Polycold溫度,正常情況下:TC3應TC7 TC4應TC8,工作原理POLYCOLD工作原理TC1:壓縮機溫度TC2:冷,熱偶真空計:THERMO GAUGE 利用真空中發熱體之熱傳遞與氣體數目多少成正比的關系,依據熱漏失量的多少,來反求真空度的高低。一般熱偶真空計中熱偶溫度變化與真空度高低並不是呈等比變化,變化較靈敏的取區域在20Torr5*10-3Torr。一般熱偶真空計利用這段顯示溫度。注意:a.避免
15、碎片進入感測頭 b.若有鍍膜附在加熱燈絲上,將會造成真空讀數不準。 c.探測頭受污染,可用酒精、丙酮或超音波稍加清洗,避免劇烈振動。 d.探頭內部加熱燈絲與TC線焊接相當脆弱,嚴禁使用它物進入攪拌清洗。,工作原理,真空計原理,熱偶真空計:THERMO GAUGE工作原理真空計原理,冷陰極真空計:PENNING GAUGE 此真空計是在探測頭內,陰陽極間加以高電壓,導致輝光放電的維持。再依放電電流大小量測來作為真空度的指示,而外面加上磁場,造成電子成螺旋狀運動,增長電子運動路徑以增加電子與氣體分子碰撞機會,促使產生更多離子以增大電流信號。冷陰極真空放電電流與真空度高低並不成等比變化,在大氣壓時不
16、放電,一般量測范圍在10-210-8Torr,超過10-8Torr後,放電電流太小,無法精確量測。,工作原理,真空計原理,冷陰極真空計:PENNING GAUGE工作原理真空計原理,冷陰極真空計使用注意: a.較高真空時不易開機,需等候數秒至數分才可精確量測 b.真空度顯示值劇烈晃動時,表示探測頭內部嚴重污染,必須清洗。 c.若真空度顯示值總是在10-2Torr(放電電流大),且確定真空系統已到高真空,表示陰陽極有短路現象,造成持續放電(可檢查連接線是否短路)。 d.若真空度顯示值總是在10-8Torr(不放電),有可能是電線未接好或探頭污染造成,應檢查高壓連接線或清潔探頭。 e.探測頭污染時
17、可用菜瓜布或細砂紙擦亮,再以丙酮等清洗烘幹即可。,工作原理,真空計原理,冷陰極真空計使用注意:工作原理真空計原理,CH2全領域探測頭之校正: CH2由1支低真空計與1支高真空計組合,低真空計從750Torr開始量測,當真空度高於7*10-3Torr時啟動高真空計,當真空度高於7*10-4Torr時真空度讀值轉成高真空計讀值。 1.低真空計在使用一段時間後,因污染等因素常會造成量測誤差大增,有時甚至導致實際真空度已優於1*10-4Torr,但因低真空計的讀值錯誤而無法顯示至高真空計讀值,造成真空設備無法正常運作。此時應校正低真空計: a.將真空度抽至1*10-4Torr以上,並持續再抽10min
18、以上,此時CH2真空度讀值應是高真空計顯示值;,工作原理,真空計校正,CH2全領域探測頭之校正:工作原理真空計校正,b.將全領域探測頭銘牌逆時針轉30o; c.用直徑約3mm塑膠棒輕壓,此時CENTER TWO的CH2顯示值將轉為低真空計讀值; d.若此時CH2真空度顯示值不是3.5*10-4Torr,用1.5mm一字螺絲刀,左右旋轉至顯示值3.5*10-4Torr。 2.低真空計在大氣壓環境下,讀值應為750Torr,誤差較大時也需校正: a.將真空腔破真空,並等待10min; b.將全領域探測頭銘牌順時針轉30o; c.用螺絲刀,左右旋轉至顯示值750Torr。,工作原理,真空計校正,b.
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