蒸着について

蒸着とは

蒸着とは、素材の表面に付着させる表面処理で、金属や酸化物などを蒸発させて処理または薄膜を形成する方法を指します。

一般的には、気体状態の物質（蒸気）が冷却され、固体表面に接触することで凝縮し、薄い膜や層を形成する現象をいいます。

蒸着には物理蒸着(PVD)と化学蒸着(CVD)の2種類があります。

物理蒸着(PVD)とは、物理的手法による成膜で一般的に「PVD」Physical Vapor Depositionと呼ばれており、蒸発させる材料を加熱し気化することで、対象物の表面で固化し薄膜形成がおこなわれます。

また、真空状態にすることで蒸発の際の加熱温度を下げることで余分な気体分子も減った状態での蒸着が可能です。化学蒸着(CVD)と比較した場合、高温処理が不要となり対象物への影響を少なくするメリットもあります。

化学蒸着(CVD)とは、科学的手法による成膜で一般的に「CVD」Chemical Vapor Depositionと呼ばれており、蒸着させたい成分を含む原料ガスを供給し、化学反応により薄膜形成をおこないます。半導体の製造や合金向けの蒸着に利用されます。一般的な真空蒸着は、物理蒸着に分類されます。

NISSHAでは、高周波誘導加熱方式による真空蒸着機を使用した物理蒸着をおこなっています。

蒸着の特性と応用

特性

成膜速度が早く高品質な薄膜の生成が可能です。
また、非金属や樹脂などさまざまな素材にも成膜が可能で製品の耐久性向上、表面の装飾、光の反射・吸収・透過などの光学特性を得ることもできます。

応用

工業分野では、薄膜形成や表面処理に用いられており、電子部品の製造プロセスでは、蒸着を使い金属薄膜を形成することが一般的です。

蒸着の方法とプロセス

方法

真空蒸着：高真空の状態で蒸着材料を加熱し、気体中に蒸発させることで薄膜を形成する方法
スパッタリング：高エネルギーの粒子を蒸着材料に衝突させ、薄膜を形成する方法
分子線エピタキシー：高真空の中で蒸着材料を熱して気相中に拡散させ、基盤上にある結晶表面に蒸着させる方法

プロセス例：真空蒸着形成のプロセスは以下の通りとなります。

蒸着対象の表面を汚れや油膜を除去し表面を平準化
蒸着源である原料を真空チャンバーに設置
真空チャンバー内をバキュームポンプなどで排気し、必要な真空度まで圧力を下げる
蒸着源の温度および速度を設定し、蒸着を実行
必要な蒸着時間が経過後、蒸着源からの蒸発を停止させ対象を真空チャンバーから取り出す

蒸着に使用する材料と装置

一般的な蒸着に使用される主な材料と装置には以下のようなものがあります。

使用材料について

金属：代表的な金属蒸着源としては、アルミニウム・銅・チタン・銀・金
セラミック：酸化アルミニウム・二酸化ケイ素・酸化マグネシウム等
有機：ポリマー・蛍光色素・有機薄膜トランジスター(OFT)等
半導体：シリコン・ガリウム・インジウム・カドミウム・セレン等

装置の種類について

真空蒸着装置（エヴァポレーター）
スパッタリング装置
分子線エピタキシー(MBE)装置
アーク蒸着装置

蒸着における課題

膜厚の均一性に対してNISSHAでは、次のような対策を実施することで安定した蒸着膜の形成が可能です。

・ロールの送り速度の安定化

基材搬送をデータロギング機能で駆動管理すること安定した基材搬送が可能です。

・オンライン膜厚管理

抵抗測定ローラによる抵抗値測定器、高周波電源自動制御回路により、安定した膜厚を成膜し膜厚モニター管理により安定した品質を提供します。

・真空チャンバー内の異物汚染

真空チャンバー内の異物汚染は膜の品質や性能に悪影響を及ぼす恐れがあります。真空チャンバー内をクリーンな環境に保つことで、高品質な蒸着膜の形成が可能になります。

・蒸着材料の蒸発効率

蒸着材料の蒸発効率は、蒸発プロセスにおける材料の蒸発速度を指します。
一般的に蒸発温度が高く、蒸発圧力が低いほど蒸発効率は向上します。
材料の特性により、最適な蒸発温度と蒸発圧力の範囲が存在し、それぞれに合った最適な蒸発条件を選択する必要があります。

NISSHAの強み

NISSHAでは、高周波誘導加熱方式による真空蒸着機を使用し、蒸着の課題とされる膜厚の均一化を基材の搬送速度を安定させることで実現しています。

また、抵抗測定ローラーによる抵抗値測定器、高周波電源自動制御回路による安定したオンライン膜厚測定が可能です。

蒸着技術の他にもコーティング塗工による薄膜形成、グラビア印刷、成形など幅広い加工技術でお客さまのご要望にお応えします。

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蒸着＋カラー

グラビア印刷と蒸着の組み合わせにより、より深みのある意匠やカラーバリエーションを実現することが可能です。

NISSHAの加工技術

成形同時加飾転写フィルム IMD

３次元形状のプラスチックを成形すると同時に、多様な意匠表現を高い位置合わせ精度で転写する加飾技術

成形同時加飾インサートシステム IML

IMDよりもフィルムを厚くすることで、非常に高い絞り性と複雑な３次元形状への追従性を実現

一般転写箔

プラスチック、ガラス、金属など、多種多様な製品の表面に絵付けができるヒートトランスファーフォイル（熱転写箔）は、NISSHAが日本で初めて開発した加飾技術

生産事例

自動車内装パーツ

家電パーツ

スマホ・タブレット

化粧品・文具

製品の提供方法

フィルム提供を中心に、お客さまのサプライチェーンや生産体制に合わせて提供することが可能

	フィルムの提供	加飾の提供	フィルム＋加飾の提供	フィルム～成形品の提供
フィルム	NISSHA	お客さま	NISSHA	NISSHA
加飾	お客さま	NISSHA	NISSHA
成形品	お客さま	お客さま	お客さま

「蒸着」に関するよくある質問と回答

・蒸着によって形成される膜厚はどの程度ですか？

一般的に数㎚から数㎛程度になります。より厚い膜を形成する必要がある場合は、複数の蒸着サイクルを繰り返すことで膜厚を増やすことができます。

・蒸着以外の意匠やカラーの再現は可能ですか？

NISSHAでは、コーティングとグラビア印刷を併用することで様々な機能やカラーバリエーションの実現が可能です。