医疗领域向来都是讲究高要求，零失误，无杂质等技术指标，这对涂敷设备与技术的挑战非常大。在当前医疗需求只增不减的火热事态下，该如何做好防护措施成为世界上各大厂商的一大难题。2022年苏州医疗器械展会Medtec China在本文将详细讲解真空镀膜技术的优缺点及应用。

真空镀膜技术的优点

① 镀覆材料广泛：可作为真空镀蒸发材料有几十种，包括金属、合金和非金属。真空镀膜加工还可以像多层电镀一样，加工出多层结构的复合膜，满足对涂层各种不同性能的需求；
② 真空镀膜技术可以实现不能通过电沉积方法形成镀层的涂覆：如铝、钛、锆等镀层，甚至陶瓷和金刚石涂层，这是十分难能可贵的；
③ 真空镀膜性能优良：真空镀膜厚度远小于电镀层，但涂层的耐摩擦和耐腐蚀性能良好，孔隙率低，而且无氢脆现象，相对电镀加工而言可以节约大量金属材料；
③ 环境效益优异：真空镀膜加工设备简单、占地面积小、生产环境优雅洁净，无污水排放，不会对环境和操作者造成危害。在注重环境保护和大力推行清洁生产的形势下，真空镀膜技术在许多方面可以取代电镀加工。

真空镀膜技术的分类

真空镀膜主要分类有：蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。

1
蒸发镀膜

在真空状态下，加热蒸发容器中的靶材，使其原子或分子逸出，沉积在目标物体表面，形成固态薄膜。依蒸镀材料、基板的种类可分为：抵抗加热、电子束、高周波诱导、雷射等加热方式。蒸镀材料有铝、亚铅、金、银、白金、镍等金属材料与可产生光学特性薄膜的材料，主要有使用SiO2、TiO2、ZrO2、MgF2等氧化物与氟化物。蒸镀除金属外，树脂与玻璃也可以使用、近年来连纸也变成可蒸镀。

蒸发镀膜的优缺点

优点：设备简单、容易操作；成膜的速率快，效率高。
缺点：薄膜的厚度均匀性不易控制，蒸发容器有污染的隐患，工艺重复性不好，附着力不高。

2
溅射镀膜

电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子。氩离子在电场作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶原子，靶原子沉积在基片表面形成膜。二次电子受到磁场影响，被束缚在靶面的等离子体区域，二次电子在磁场作用下绕靶面做圆周运动，在运动过程中不断和氩原子发生撞击，电离出大量氩离子轰击靶材。

磁控溅射的靶材

靶材的材质主要有金属靶材，金属氧化物靶材等。依据目标靶座的形状和大小进行加工。

磁控溅射优缺点

优点：工艺重复性好，薄膜纯度高，膜厚均匀，附着力好。
缺点：设备结构复杂，溅射靶材一旦穿透就会导致整块靶材的报废，所以靶材的利用率低。

了解先进敷形镀膜技术的工艺，2022年苏州医疗器械展会Medtec China将结合生物医用材料、精密配件及生产中精密的加工工艺、医用功能性涂层、聚酰亚胺及复合精密管技术、有机硅在医疗领域的应用在医疗器械中的应用为器械生产商和供应商提供交流平台。埃万特、汉高乐泰、德尼培、科思创集团等企业将在现场讲解独家解决方案及技术。

3
离子镀

蒸发物质的分子被电子撞击后沉积在固体表面称为离子镀。蒸发源接阳极，工件接阴极，当通以三至五千伏高压直流电以后，蒸发源与工件之间产生辉光放电。由于真空罩内充有惰性氩气，在放电电场作用下部分氩气被电离，从而在阴极工件周围形成一等离子暗区。带正电荷的氩离子受阴极负高压的吸引，猛烈地轰击工件表面，致使工件表层粒子和脏物被轰溅抛出，从而使工件待镀表面得到了充分的离子轰击清洗。随后，接通蒸发源交流电源，蒸发料粒子熔化蒸发，进入辉光放电区并被电离。带正电荷的蒸发料离子，在阴极吸引下，随同氩离子一同冲向工件，当抛镀于工件表面上的蒸发料离子超过溅失离子的数量时，则逐渐堆积形成一层牢固粘附于工件表面的镀层。

离子镀的优缺点

优点：膜层附着力好，膜层致密，具有绕度性能，能在形状复杂的零件表面镀膜。
缺点：离子镀的应用范围不广；膜与基体间存在较宽的过渡界面。会有气体分子吸附。

真空镀膜技术对设备的基本技术要求

1.设备中的真空管道、静态密封零部件（法兰、密封圈等）的结构形式，应符合GB/T6070的规定。
2.在低真空和高真空管道上及真空镀膜室上应安装真空测量规管，分别测量各部位的真空度。当发现电场对测量造成干扰时，应在测量口处安装电场屏蔽装置
3.如果设备使用的主泵为扩散泵时，应在泵的进气口一侧装设有油蒸捕集阱。
4.设备的镀膜室应设有观察窗，应设有挡板装置。观察窗应能观察到沉积源的工作情况以及其他关键部位。
5.离子镀沉积源的设计应尽可能提高镀膜过程中的离化率，提高镀膜材料的利用率，合理匹配沉积源的功率，合理布置沉积源在真空室体的位置。
6.合理布置加热装置，一般加热器结构布局应使被镀工件温升均匀一致。
7.工件架应与真空室体绝缘，工件架的设计应使工件膜层均匀。
8.离子镀膜设备一般应具有工件负偏压和离子轰击电源，离子轰击电源应具有抑制非正常放电装置，维持工作稳定。
9.真空室接不同电位的各部分间的绝缘电阻值的大小，均按GB/T11164-1999中的4、4、6。
10.其他注意事项

① 环境温度：10-30℃。
② 相对湿度：不大于75%。
③ 冷却水进水温度：不高于25℃。
④ 冷却水质：城市自来水或相当质量的水。
⑤ 供电电源：380V三相50Hz或220V单相50Hz(由所用电器需要而定)；电压波动范围：342-399V或198-231V；频率波动范围：49-51Hz。
⑥ 设备所需的压缩空气，液氮，冷水、热水等的压力、温度，消耗量等，均应在产品使用说明书中写明。
⑦ 设备周围环境整洁，空气清洁，不应有引起电器及其他金属件表面腐蚀或引起金属间导电的尘埃或气体存在。

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真空镀膜技术的发展趋势

目前计算机和信息技术的基础是超大规模集成电路;但下个世纪的基本元件将是纳米电子集成电路。它是微电子器件的下一代，有自己的理论、技术和材料。现有微电子器件的主要材料是极纯的硅、锗和鎵砷等晶体半导体。纳米电子器件有可能是以有机或有机/无机复合晶体薄膜为主要原料，要求纯度更高，结构更完善。真空制备的清洁环境，有希望加工组装出纳米电子器件所要求的结构。另据文献报道，利用真空镀膜技术可以制备出纳米电子器件进行组装所要求的平整基底。

来源：真空知识行业圈