真空蒸镀设备行业——技术原理及发展现状

1.真空蒸镀设备技术原理真空蒸镀技术为物理气相沉积的一种，在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料（或称膜料）使之气化，使粒子飞至基片表面凝聚成膜的工艺方法。蒸镀是使用较早、用途较广泛的气相沉积技术，具有成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构和性能独特等优点。真空蒸镀的基材主要是常用的薄膜基材有:BOPET、BONY、BOPP、PE、PVC等塑料薄膜和纸张类。除了薄膜和纸张外，真空蒸镀广泛应用于塑料、金属、陶瓷、合成树脂、蜡、木材等制品。产品应用范围涵盖电子产品、装潢装饰产品、工艺品和包装用品等。真空蒸镀机主要由真空抽气系统和蒸发室组成。真空抽气系统由（超）高真空泵、低真空泵、排气管道和阀门等组成。此外，还附有冷阱(用以防止油蒸气的返流)和真空测量计等。
蒸发室大多用不锈钢制成。在蒸发室内配有真空蒸镀时不可缺少的蒸发源、基片和蒸发空间。此外，还置有控制蒸发原子流的挡板，测量膜厚并用来监控薄膜生长速率的膜厚计，测量蒸发室的真空变化和蒸发时剩余气体压力的(超)高真空计，以及控制薄膜生长形态和结晶性的基片温度调节器等。
整个工艺流程为：将基片放入真空室内，加热膜料使其蒸发或升华，气化为具有一定能量（0.1～0.3eV）的粒子。气态粒子以基本无碰撞的直线运动飞速传送至基片，到达基片表面的粒子一部分被反射，另一部分吸附在基片上并发生表面扩散，沉积原子之间产生二维碰撞，形成簇团，有的可能在表面短时停留后又蒸发。粒子簇团不断地与扩散粒子相碰撞，或吸附单粒子，或放出单粒子。此过程反复进行，当聚集的粒子数超过某一临界值时就变为稳定的核，再继续吸附扩散粒子而逐步长大，最终通过相邻稳定核的接触、合并，形成连续薄膜。2.真空蒸镀方式（1）电阻加热蒸发。它是用丝状或片状的高熔点金属做成适当形状的蒸发源，将膜料放在其中，接通电源，电阻加热膜料而使其蒸发。对蒸发源材料的基本要求是高熔点，低蒸气压，在蒸发温度下不会与膜料发生化学反应或互溶，具有一定的机械强度。另外，电阻加热方式还要求蒸发源材料与膜料容易润湿，以保证蒸发状态稳定。常用的蒸发源材料有钨、钼、钽、石墨、氮化硼等。（2）电子束蒸发。电阻加热方式中的膜料与蒸发源材料直接接触，两者容易互混，这对于半导基体元件等镀膜来说是需要避免的。电子束加热方式能解决这个问题。它的蒸发源为直线枪或e形电子枪。以e形电子枪为例，膜料放入水冷铜坩埚中，电子束自源发出，用磁场线圈使电子束聚焦和偏转，电子轨迹磁偏转270°，对膜料进行轰击和加热。（3）高频加热。它是在高频感应线圈中放入氧化铝或石墨坩埚对膜材料进行高频感应加热。感应线圈通常用水冷铜管制造。此法主要用于铝的大量蒸发。（4）激光加热。它是用激光照射在膜料表面，使其加热蒸发。由于不同材料吸收激光的波段范围不同，因而需要选用相应的激光器。这种方式经聚焦后功率密度可达106W/cm2，可蒸发任何能吸收激光光能的高熔点材料，蒸发速率极高，制得的膜成分几乎与材料成分一样。3.真空镀膜设备行业发展历程我国的真空膜技术最早出现在20世纪30年代，直到80年代才出现大规模的应用。当前，我国已成为全球真空镀膜大国，覆盖产品品种超过80%，真空镀膜作为我国的新兴产业，在中低端领域，行业发展速度较快，形成特色鲜明的工艺和产品，并且凭借价格优势逐步占据一部分市场份额。从总体上来看，我国真空镀膜行业经济运行处于平稳状态，且稳中有进。4.真空镀膜设备行业发展现状-下游行业的高速发展，导致我国真空镀膜行业市场需求旺盛真空镀膜技术行业的主要驱动力之一是对能够承受极端条件的高性能材料的需求。除了应用在消费电子、集成电路、光学光电子元器件等领域外，还可以应用到航空航天、机械制造、医疗设备、建筑等方面。真空镀膜技术在消费电子领域有着广泛的应用，另外，消费电子产品中的金属结构件、摄像头、玻璃应用等均需要真空镀膜工艺。例如，航空航天和汽车行业需要能够承受高温和腐蚀性环境的涂层。医疗行业需要具有生物相容性和耐磨损性的涂层。包装和印刷行业也受益于真空镀膜技术，因为它可以用来生产高质量的包装和印刷材料。涂料可应用于塑料、纸张和金属，以改善其性能并增强其视觉外观。在可再生能源行业，真空镀膜技术用于生产薄膜太阳能电池和节能照明。该技术还用于燃料电池和蓄电池的开发。根据尚普咨询集团数据显示，中国真空镀膜行业从2017年的256.22亿元增加到2021年的485.81亿元，随着未来逐步加强对真空镀膜行业领域的技术突破，应用领域不断扩大，导致其市场规模将得到大幅度上涨，2022年中国真空镀膜行业的市场规模达到591.51亿元，同比增长21.76个百分点。从占比情况来看，PVD镀膜设备占整体真空镀膜设备市场规模的55.32%，占比位居首位，其次，CVD镀膜设备占整体真空镀膜设备市场规模的36.67%，再次，磁控溅射设备占整体真空镀膜设备市场规模的6.95%，最后，其他真空镀膜设备占整体真空镀膜设备市场规模的1.05%。

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