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PVD膜層是什麼？從原理到應用的全面解析！
March 21,2024
在光學鍍膜領域中，PVD（Physical Vapor Deposition）膜層技術常用來成形各類薄膜。 PVD膜層技術應用於光學鍍膜，能夠在基板表面形成薄膜層，進而改善其光學性能、表面特性和耐用性。且PVD薄膜層具有高純度、均勻性和緻密性；能更有效提高產品的光學性能和可靠性。
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PVD膜層是什麼？
PVD膜層，即物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition），是一種廣泛應用的鍍膜技術。PVD膜層的形成過程是將固體材料蒸發成氣體，然後在工件表面沉積形成薄膜。這種鍍膜技術通常應用於玻璃、金屬、塑膠等材質的表面，以提升其光學性能、耐磨性以及耐腐蝕性。
PVD膜層的主要類型
PVD膜層的主要類型包括多種技術：真空蒸鍍、濺射沉積、陰極弧蒸鍍、電子束蒸鍍以及脈衝電子沉積。這些技術於電子製造到工業加工，都有廣泛的應用。以下將提供進一步說明。
真空蒸鍍
真空蒸鍍（Vacuum Deposition）是通過加熱材料使其蒸發，然後沉積在固體表面的一種鍍膜技術。其中金屬或金屬氧化物(氧化物、硫化物等)等材料在真空中被加熱至高溫，從而使其熔化、蒸發。這些蒸發的材料顆粒（原子/分子）會附著在基材表面上，形成薄膜，並且可以調整膜層的厚度和結構。
濺射沉積
濺射沉積（Sputter Deposition）是將材料靶與離子源放置在真空腔體中，利用離子源產生的電弧或電漿轟擊靶材，然後沉積至基板上形成薄膜。濺射沉積技術能夠在大面積上形成均勻的薄膜，且濺射的原子有較大的能量，因此膜層具有相對良好的附著力。
陰極弧蒸鍍
陰極弧蒸鍍（Cathodic Arc Deposition）是將材料靶與陰極放置在真空腔體中進行的表面處理技術。利用高能量的陰極電弧轟擊靶材，然後在基材表面上沉積形成薄膜。陰極弧蒸鍍技術具有高沉積速率，對於需要大量生產的商品，能夠更有效地提高生產效率，縮短生產周期。
電子束蒸鍍
電子束蒸鍍（Electron Beam Deposition）是在真空腔體中，運用電子束聚焦對靶材進行轟擊，將靶材加熱至蒸發溫度，進而沉積在基材表面上的鍍膜技術。由於電子束的功率密度很高，因此可以蒸發高熔點金屬或是可昇華材質，並可以透過電場和磁場精確地控制電子束。
脈衝電子沉積
脈衝電子沉積（Pulsed Electron Deposition）則是運用高功率脈衝雷射於真空腔體中對靶材進行轟擊，使靶材蒸發並沉積在基材表面上，以形成鍍膜層。脈衝電子沉積技術最大的特色是，鍍膜層的元素成分比例的和靶材的元素成分比例，幾乎維持一樣，特別適用於需要高純度鍍膜的領域。
PVD膜層的製造過程
VD（Physical Vapor Deposition）膜層的製造過程主要包括以下步驟：
1. 準備基材： 首先，準備好要進行光學鍍膜的基材。基材的表面應光潔平整，以確保膜層的緻密性和均一性。
2. 真空環境的建立： 真空腔體內，必須是一個高度真空的環境。以免有其他化學反應干擾鍍膜過程。
3. 加熱基材： 基材通常需要加熱到一定的溫度，以提高膜層的附著力和均一性。
4.蒸發靶材： 通過不同的方法，如真空蒸鍍、鍍濺射沉積、陰極弧蒸鍍、電子束蒸鍍、脈衝電子沉積等，將固體靶材加熱使其蒸發/昇華。
5. 膜層沉積： 這些蒸發的材料顆粒（原子/分子）會沉積在基材表面上，進而形成薄膜。
6. 檢測和測試： 最後，需要對製備好的PVD膜層進行檢測和測試，以確保其符合要求的光學性能指標。
PVD膜層的材料選擇
在光學鍍膜領域，玻璃是最常見的基板材料，而PVD（Physical Vapor Deposition）膜層所使用的靶材種類多樣，常用的光學鍍膜靶材包括金屬以及氧化物，其種類以及特性如下：
1. 金屬靶材：金屬靶材用於形成金屬薄膜，如鋁（Al）、銀（Ag）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、鈦（Ti）等。金屬薄膜在光學元件中常用於反射鏡，形成高反射，且因金屬鍍膜的表面通常非常光滑平整，有助於保持學的一致性光。
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2. 氧化物靶材：氧化物靶材用於形成氧化物薄膜，如二氧化鈦（TiO2）、二氧化矽（SiO2）、五氧化二鉭（Ta2O5）等。這些薄膜在光學器件中常用於抗反射塗層、光濾光片、介質反射鏡等方面。其中，五氧化二鉭（Ta2O5）因其良好的光學性能和化學穩定性，近年來廣泛地應用於半導體元件中。
靶材的選擇，對濾光片的穿透率/反射率有顯著的影響。因此選擇合適的靶材，可以實現光學特性的調控，使其更符合特定應用上的需求。
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PVD膜層的優勢
PVD膜層的主要類型包括多種技術：真空蒸鍍、濺射沉積、陰極弧蒸鍍、電子束蒸鍍以及脈衝電子沉積。這些技術於電子製造到工業加工，都有廣泛的應用。以下將提供進一步說明。
1. 高純度：一般來說，PVD膜層具有高純度，因為PVD膜層是透過物理氣相沉積而形成，不需要溶液或化學反應。
2. 可控性強：PVD膜層技術具有較高的可控性，可精確控制薄膜的厚度結構，且具有較高的緻密性，能夠提供優異的耐久性。
3. 適用範圍廣：PVD膜層技術可應用於各種材料，靶材包括金屬、氧化物、氮化物等，適用於不同類型薄膜應用製作。相反的，CVD膜層技術過程中涉及氣相反應，所選材料必須具有適當的氣相反應性，才能夠發生化學反應並形成膜層。
4. 環境友善：PVD膜層技術過程中無需使任何化學物質。而CVD膜層技術過程中，通常需要使用化學氣體作為反應物，存在潛在環境和操作人員安全風險。
總而言之，PVD膜層技術過程中不涉及化學反應、不需要專門氣體供應系統、成膜可控性強且具均一性、適用範圍廣，能夠提供優質的光學膜層，並滿足不同領域的需求。
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PVD膜層產品應用分享
PVD膜層產品在各個領域都有廣泛的應用，例如：
1. 光學領域：用於製造反射鏡、濾光片等光學元件，以增進光學性能和耐用性。
2. 電子產業：用於製造半導體元件、顯示器、太陽能電池等，多種靶材符合各種不同需求，可提升其光學特性和耐蝕性。
3. 汽車工業：用於車窗玻璃、車身塗裝、車燈、車輪殼等，以增強耐磨性、耐腐蝕性和美觀性。
4. 醫療器材：用於人工植入物鍍膜，以提高生物相容性和耐用性。
除此之外，PVD膜層技術也應用於廚房用品、家居裝飾、衛浴設備、個人首飾/配飾等，在日常生活中的應用範圍非常廣泛，能夠提升各類產品的品質、耐用性、美觀性之外，也提供了使用者更好的產品使用經驗 。
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本公司目前擁有光學感測元件黑膜結構以及光學感測元件金屬膜結構的新型專利。黑膜是透過PVD膜層技術，將鉻(Cr)蒸鍍至基板表面，使其能夠維持穩定之反射率供給光學感測元件，而金屬膜則是透過PVD膜層技術，將銀(Ag)蒸鍍至基板表面，使其能產生較大量之折射光源供給光學感測元件，並已運用於衛星相關專案。
結論
暘恩科技的光學薄膜製造技術相當成熟，擁有15年以上的經驗，致力提供最高品質的抗反射鍍膜、濾光片加工、玻璃加工等設計、製造整合服務。我們專業的設備和製造技術，絕對能為顧客製造出具備優勢及特色的化學強化玻璃。若您有光學鍍膜的產品相關需求，歡迎與我們聯繫！
