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一、鍍膜技術可區分為哪幾類?
可區分為:(1)真空蒸鍍 (2)電鍍 (3)化學反應 (4)熱處理 (5)物理或機械處理
二、蒸鍍的加熱方式包括哪幾種?各具有何特點?
加熱方式分為:
(1)電阻加熱 (2)感應加熱 (3)電子束加熱 (4)雷射加熱 (5)電弧加熱各具有的特點:(1)電阻加熱:這是一種最簡單的加熱方法,設備便宜、操作容易是其優點。(2)感應加熱:加熱效率佳,升溫快速,並可加熱大容量。(3)電子束加熱:這種加熱方法是把數千eV之高能量電子,經磁場聚焦,直接撞擊蒸發物加熱,溫度可以高達30000C。而它的電子的來源有二:高溫金屬產生的熱電子,另一種電子的來源為中空陰極放電。(4)雷射加熱:雷射束可經由光學聚焦在蒸鍍源上,產生局部瞬間高溫使其逃離。最早使用的是脈衝紅寶雷射,而後發展出紫外線準分子雷射。紫外線的優點是每一光子的能量遠比紅外線高,因此準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。常被用來披覆成份複雜的化合物,鍍膜的品質甚佳.它和電子束加熱或濺射的過程有基本上的差異,準分子雷射脫離的是微細的顆粒,後者則是以分子形式脫離。(5)電弧加熱:陰極電弧沉積的優點為:(1)蒸鍍速率快,可達每秒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
三、真空蒸鍍可應用在哪些產業?
主要產業大多應用於裝飾、光學、電性、機械及防蝕方面等,現就比較常見者分述如下:
1.鏡片的抗反射鍍膜(MgO、MgF2、SiO2等),鏡片置於半球支頂,一次可鍍上百片以上。
2.金屬、合金或化合物鍍膜,應用於微電子當導線、電阻、光電功能等用途。
3.鍍鋁或鉭於絕緣物當電容之電極。
4.特殊合金鍍膜MCrAlY具有耐熱性抗氧化性,耐溫達1100OC,可應用須耐高溫環境的工件,如高速切削及成形加工、渦輪引擎葉片等。
5.鍍金屬於玻璃板供建築物之裝飾及防紫外線。
6.離子蒸鍍鍍鋁,系以負高電壓加在被鍍件上,再把鋁加熱蒸發,其蒸氣經由電子撞擊離子化,然後鍍到鋼板上。
7.鍍鋁於膠膜,可供裝飾或標籤,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.特殊合金薄片之製造。
10.鍍多層膜於鋼板,改善其性能。
11.鍍矽於CdS太陽電池,可增加其效率。
12.奈米粉末之製造,鍍於冷基板上,使其不附著。
四、TiN氮化鈦鍍膜具有哪些特點?
有以下的優點:
(1)抗磨損
(2)具亮麗的外觀
(3)具安全性,可使用於外科及食品用具。
(4)具潤滑作用,可減少磨擦。
(5)具防蝕功能
(6)可承受高溫
五、CVD化學氣相沉積法反應步驟可區分為哪五個步驟?
(1)不同成份氣相前置反應物由主流氣體進來,以擴散機制傳輸基板表面。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,實際上並非如此。
(2)前置反應物吸附在基板上,此時仍容許該前置物在基板上進行有限程度的表面橫向移動。
(3)前置物在基板上進行化學反應,產生沉積物的化學分子,然後經積聚成核、遷移、成長等步驟,最後聯合一連續的膜。
(4)把多餘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,以擴散機制傳輸到主流氣相,並經傳送排出。
六、何為化學氣相蒸鍍(CVD)?主要的優缺點有哪些?
化學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生化學反應,並鍍上一層固態薄膜。
優點: (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可以達到1μm/min (3)與PVD比較的話。化學量論組成或合金的鍍膜較容易達成 (4)鍍膜的成份多樣化,如金屬、非金屬、半導體、光電材料、鑽石薄膜 (5)可以在複雜形狀的基材鍍膜,甚至滲入多孔的陶瓷 (6)厚度的均勻性良好,低壓CVD甚至可以同時鍍數十晶片 缺點: (1)熱力學及化學反應機制不易了解或不甚了解 (2)需要在高溫下進行,有些基材不能承受,甚至和鍍膜產生作用 (3)反應氣體可能具腐蝕性、毒性或爆炸性,處理時需小心 (4)反應生成物可能殘餘在鍍膜上,成為雜質 (5)基材的遮蔽很難
七、良好的薄膜須具備那些特性?影響的因素有哪些?
通俗的定義為在正常狀況下,其應用功能不會失效。想要達到這個目的,一般而言這層薄膜必須具有堅牢的附著力、很低的內應力、針孔密度很少、夠強的機械性能、均勻的膜厚、以及足夠的抗化學侵蝕性。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,隨後的熱處理亦扮演重要角色。
八、沉積的薄膜有內應力的存在,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係數差異 (3)晶界之間的互擠
九、膜厚的量測方法有哪些?
大致上可分為原位量測、離位量測兩類 原位星測係指鍍膜進行中量測,普遍使用在物理氣相沉積,如微天平、光學、電阻量測。離位量測係指鍍膜完成後量測,對電鍍膜的行使較為普遍,具有了解電鍍效率的目的,如質量、剖面計、掃描式電子顯微鏡。
十、何為物理蒸鍍?試簡述其步驟?
物理蒸鍍就是把物質加熱揮發,然後將其蒸氣沉積在預定的基材上。由於蒸發源須加熱揮發,又是在真空中進行,故亦稱為熱蒸鍍或真空蒸鍍。
其可分為三個步驟
(1)凝態的物質被加熱揮發成汽相
(2)蒸汽在具空中移動一段距離至基材
(3)蒸汽在基材上冷卻凝結成薄膜
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