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【Case Study / 案例分享】SD-650MH系列高真空磁控溅射镀膜仪 制备 聚酰亚胺薄膜 测试分析
来源: | 作者:VPI_LXJ | 发布时间: 2025-07-06 | 119 次浏览 | 分享到:
聚酰亚胺(Polyimide,简称PI)是一种因其优异耐热、电绝缘等性能而广泛应用于电子器件和航天领域的高分子材料。如何在实验室中制备均匀可控的超薄PI膜一直是材料科学领域的挑战。传统湿法涂覆往往厚度较大且难以精准控制,而等离子体聚合方法稳定性不足,难以制备高重现性的纳米级薄膜。磁控溅射作为一种成熟的物理气相沉积技术,以其过程稳定、可重复、厚度可控(可精确到纳米级)、薄膜均匀等优势在金属及无机薄膜制备中应用广泛。

能否利用磁控溅射技术来沉积聚酰亚胺这类有机高分子薄膜?结合VPI的研发团队的一次内部测试案例,从五个方面详细分析650MH系列高真空磁控溅射镀膜仪在聚酰亚胺靶材溅射制膜中的表现。通过分析与科普讲解,我们将展示该设备在低功率起辉、高真空稳定性和膜厚精确控制等方面的突出优势,以及其对敏感靶材的适应能力和便捷的操作体验。

接入额外设备或传感器(比如质谱残气分析仪、额外的气路等)以扩展实验功能。而当不使用这些接口时,它们良好的密封又保证了真空的可靠性。值得一提的是,我们建议在设备闲置时让腔体保持真空,这样能保护腔体清洁并缩短下次抽真空时间——在实践中体会到保持真空待机的好处:再次开机时几分钟内即可进入工作真空,无需从头抽气。

 

靶材与样品更换:更换靶材和样品的流程令人满意。650MH采用顶开式真空腔设计,我们只需放气打开上盖即可直接接触内部。PI靶材被固定在标准2英寸靶枪位上(标配靶直径50mm),安装过程简单明了,螺钉定位和水冷连接都有方便的接口。由于设备还支持双靶位选配,假如需要进行多层连续镀膜或共溅射,也可以很方便地升级而不会改变操作习惯。在这次单靶实验中,从金属Cu靶更换为PI靶花费的时间很短:拆下原靶、装上PI靶并连接冷却水管,大约几分钟内完成。样品台则直径达150mm且带有可旋转机构,能放置多个样品或较大基片。我们将若干硅片基片均匀贴放在样品台上,得益于可调转速的基片旋转功能,镀膜过程中基片获得了均匀的厚度分布。这种旋转机构在操作上也是一键开启,转速在触摸屏界面上可设定,十分便利。

 

操作界面与流程控制:650MH配备了PLC控制和触摸屏人机界面。实际操作时,我们通过触摸屏对真空抽气、气体流量、溅射电源等进行集中控制。界面直观显示了真空度、溅射电流、电压以及膜厚监测仪的读数等关键参数。一键启动和一键停止功能使繁琐的操作变得简单。例如,启动流程中系统会自动依次打开机械泵和分子泵、关闭预抽阀门、等待真空达到阈值后才能点火溅射,全程都有状态提示,无需人工干预判断时机。对于经验较少的材料科学研究同行来说,这种自动化流程减少了误操作的可能;而对有经验的用户,触摸屏也允许手动干预各单元,提供了足够的灵活性。在本次实验中,我们对不同真空度进行测试,需要调整进气阀门以改变氩气压力。触摸屏上的气体质量流量控制界面可以精确地设定进气流量,系统会自动调节以稳定维持目标压力。整个过程中腔体压力的变化都被实时监测和反馈,非常直观。

 

安全与维护考虑:设备在安全保护和维护提示方面也表现出色。例如准备开盖更换样品时,系统会检测真空度并提示先充气至常压后才能开门,防止误操作损坏真空室或造成危险。另外,在溅射进行时,若冷却水流量不足或温度过高,设备会发出报警并自动停机(虽然本次测试中水冷系统一直正常,没有出现报警)。这些设计让操作更安心