磁控濺射技術是一種低溫升、高速率的成膜技術，已經廣泛應用于許多領域。隨著環保問題的日益突出，無污染鍍膜技術變得越來越迫切。本研究環繞“綠色制造”這一主題，結合作者多年實踐，介紹磁控濺射技術在電子行業的一些應用。本研究獲得 2008 年國家教育部科技進步二等獎和浙江省科技進步二等獎。

1、問題的提出

　　歐盟新環保指令 RoHS《關于在電子電氣設備中禁止使用某些有害物質》2006 年 7 月 1 日起生效，規定未開發和正在開發的電器電子產品不得含有六價鉻、鉛、汞、鎘等 6 種有害物質，焊料中也不得含鉛。 我們國家也出臺了相應的政策， 把無鉛技術列為十一五規劃 “重大技術支撐項目”－－“綠色制造技術及其裝備” 。

　　目前，我國的現狀是，電子行業中仍然普遍采用著電鍍、絲網印刷-燒結等落后的工藝技術，不僅制造工藝會產生嚴重污染，而且膜層中含有大量違禁元素，所制備的膜層也難以適應無鉛焊接的要求。

　　這一現狀亟待改變。跨越綠色壁壘，實現綠色制造勢在必行。譬如，江蘇**大公司的 DVD、VCD、GPS 等產品的塑料機殼，過去一直采用電鍍工藝加工抗 EMI鍍層，電鍍產品一般是不容許進入歐盟市場的，其鍍層中的 6 價鉻含量也嚴重超標，其產品無法通過歐盟 RoHS 認證，進不了歐盟市場。浙江嘉康電子公司原先采用真空蒸發工藝對 PZT 陶瓷器件進行金屬化布線，采用無鉛焊接后，蒸發的膜層在無鉛焊接時幾乎被溶蝕殆盡，產品大量報廢。諸此的案例十分普遍。

2、磁控濺射在綠色制造上的優勢

　　磁控濺射是一種物理氣相沉積技術，工藝本身是一種環保技術，膜材的適應性很廣，在綠色制造中由其明顯的技術優勢。 與電鍍、絲印等傳統工藝比較，磁控濺射的環保優勢是不言而喻的。即使同真空蒸發工藝比較，其技術優勢也十分明顯。大家知道，真空蒸發的物理機制是融化-汽化的物理過程， 這就限制了它的應用。

　　首先，高熔點材料、陶瓷難以蒸發，合金蒸發后配比嚴重失調，所以蒸發材料的適應性很差；其次，蒸發粒子的初始動能很小，只有0.1-1eV，到達基片時沒有足夠的能量來克服吸附勢壘，蒸發粒子是以分子團形式沉積在基片上的，所以蒸發膜與基片的結合力很差，膜層的針空率高，致密性低；因為蒸發是一種高溫過程，對器件有較大的熱輻射，對某些熱敏感器件來說無疑會造成危害，蒸發時也往往會把蒸發坩堝材料一并蒸發出來， 污染膜層。 蒸發速率的可控性也很差，難以實現規模化生產。

　　由于濺射的原理是靶面原子從入射離子那里獲得動能而逸出， 它不需要經過融化-汽化的過程，所以濺射不受材料熔點高低的限制，高熔點材料、陶瓷都可以作為濺射材料；濺射粒子的初始動能大（可以達到幾十到幾百電子伏特） ，能夠充分克服勢壘落入吸附位阱，所以膜層結合力強；濺射粒子是以原子狀態逸出靶面的，其膜層的致密度高。 濺射是一種隨機過程， 濺射合金時， 膜層的化學配比不易失調。此外，濺射速率的可控性遠遠優于真空蒸發，這給產品的重復性、一致性和規模化生產都帶來好處。

　　濺射的這些優勢使得它的應用十分廣泛。

3、膜系結構

　　對于不同的基片種類，其金屬化膜層的結構也不盡相同。單層金屬層是很難成為金屬化層使用的，一般來說，金屬化膜系結構包括：過渡層、阻擋層、焊接層。

　　各種物質的膨脹系數等機械性能、晶格結構、熱力學性質都不相同，過渡層的作用是用來匹配導電層與基底的，例如，對于硅系材料如玻璃、石英，要采用鉻、鈦、鋁等活性金屬作為過渡層；對于陶瓷材料，可采用鈦、鉻、鎳作為過渡層。過渡層的金屬材料還應考慮能與處在其上面的金屬的互溶性能，以免過渡層與導電層產生應力。阻擋層是用來阻擋高溫無鉛焊錫對電極層的溶蝕，防止焊接時膜層被溶蝕后斷線、露底。

　　焊接層（面電極層）一般采用電阻率較低、焊接性能較好的金屬如銀。采用上述膜系結構的金屬化層，其抗拉強度都較強，焊接特性良好，成本也比使用單層銀要低得多。