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HiPIMS高功率脉冲磁控溅射电源:高离化率制备致密功能膜

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HiPIMS高功率脉冲磁控溅射电源:高离化率制备致密功能膜

作者:深圳市英能电气有限公司

时间:2026-07-13

在高端PVD薄膜沉积领域,传统直流磁控溅射、中频溅射工艺长期存在金属离化率低、膜层疏松多孔、致密度不足、内应力不均等行业难题。常规工艺以中性原子沉积为主,薄膜生长过程孔隙率高、平整度差,极易出现耐腐蚀性弱、耐磨性能不足、膜基结合力有限等问题,无法满足半导体、精密光学、航空航天、高端精密模具等领域的超高精度镀膜需求。


针对传统溅射工艺的技术瓶颈,我司推出HIPIMS高功率脉冲磁控溅射电源,依托低占空比、高峰值功率的脉冲溅射技术,突破传统溅射离化率短板,实现超高金属离化率等离子体沉积,精准制备高致密、低缺陷、高性能、高均匀性的功能薄膜,为高端功能性镀膜、超精密薄膜制备提供核心动力支撑,助力薄膜制造工艺全面升级。

一、技术原理革新:重构溅射沉积核心机制

HiPIMS高功率脉冲磁控溅射技术,是新一代高端等离子体薄膜沉积技术,与传统连续式磁控溅射有着本质技术差异。传统直流溅射采用恒定低功率连续放电,靶材溅射粒子以中性原子为主,金属离化率仅为百分之几,粒子能量低、沉积无序度高,膜层自然疏松、缺陷较多。


我司HiPIMS电源采用微秒级短时高峰值脉冲输出机制,以极低占空比实现兆瓦级瞬时高峰值功率输出,可在靶材表面瞬间构建超高密度等离子体环境。高密度等离子体持续轰击靶材,将靶材粒子大量电离,使金属离化率最高可达90%,远超传统溅射工艺。高浓度金属离子在电场精准调控下,具备可控的运动方向与离子能量,彻底改变传统原子无序沉积模式,实现离子级精准堆叠生长,从原理上保障膜层极致致密性。


同时,设备搭载智能脉冲调制系统,可精准调节脉冲频率、峰值功率、占空比及脉冲波形,适配不同靶材材质、不同基材与不同功能膜层的沉积需求,兼顾工艺灵活性与沉积稳定性,解决高端薄膜制备的工艺适配难题。


二、核心工艺优势:高离化率铸就极致致密功能膜

1. 超高金属离化率,实现离子级精准沉积

薄膜致密度的核心取决于溅射粒子的离化率与可控性。传统溅射工艺中性原子占比极高,粒子沉积随机性强,薄膜内部易形成微孔、缝隙、晶界缺陷,长期使用易出现氧化、腐蚀、磨损失效等问题。我司HiPIMS电源凭借超高峰值功率脉冲放电,构建高密度等离子体场,大幅提升靶材粒子电离效率,高浓度金属离子可精准受控沉积。离子在轰击过程中不断压实膜层结构、重构晶粒排布,细化薄膜晶粒尺寸,彻底消除膜层针孔、疏松缝隙,制备出近乎无缺陷的致密纳米晶薄膜。

2. 膜层综合性能跃升,适配高端功能需求

依托高离化率离子沉积优势,HiPIMS工艺制备的功能膜层,各项性能远超传统镀膜工艺。极致致密的膜层结构,大幅提升薄膜的耐腐蚀性、抗氧化性、耐磨性与硬度,可有效阻隔水汽、酸碱介质与空气渗透,适配严苛工况使用需求。同时,离子精准堆叠生长可大幅降低薄膜内应力,解决传统厚膜易开裂、脱落、翘曲的问题,兼顾膜层高硬度与高韧性,膜基结合力显著提升,膜层使用寿命成倍延长。

3. 低温沉积不伤基材,适配精密工件

传统高功率溅射工艺易出现腔体温度过高、基材热损伤等问题,无法适配薄壁、精密、热敏性工件镀膜。我司HiPIMS电源采用低平均功率、高峰值脉冲工作模式,脉冲间歇期可充分散热,整体沉积温度更低,实现低温高效镀膜。全程无高温灼伤、无热变形,完美适配光学镜片、半导体晶圆、精密微型零部件、柔性基材等高精度、高精密工件的薄膜沉积需求。


三、多维产品优势,助力企业高端量产落地

除核心镀膜性能优势外,我司HiPIMS高功率脉冲磁控溅射电源依托成熟的大功率硬件架构与智能控制系统,适配工业化批量生产,兼具稳定性、适配性与经济性:
  • 工艺兼容性强:可无缝适配现有磁控溅射镀膜设备,兼容金属膜、硬质陶瓷膜、光学介质膜、功能防护膜等各类薄膜制备,一机满足多品类高端镀膜需求;
  • 沉积均匀性优异:等离子体分布均匀,离子轰击力度均衡,大幅提升大面积、异形工件的膜层厚度均匀性与性能一致性,产品良品率显著提升;
  • 运行稳定耐用:搭载进口大功率IGBT模块与智能过压、过流、过热、抑弧防护系统,抗干扰能力强,可长时间连续稳定作业,工艺无漂移、无靶材中毒,运维成本低;
  • 绿色高效节能:脉冲精准释能,无效能耗极低,能量利用率大幅提升,相比传统高功率溅射设备更节能,适配现代化绿色产线生产标准。


四、广泛应用场景,赋能多行业高端制造

凭借高离化率、高致密、高精度、低温沉积的核心优势,我司HiPIMS高功率脉冲磁控溅射电源已广泛应用于各类高端制造领域。在半导体芯片防护薄膜、光学仪器透光/增透膜、航空航天耐磨防腐涂层、高端精密模具硬质涂层、汽车核心零部件功能膜、医疗器械抗菌防护膜等场景中,可稳定制备高性能致密功能膜,助力产品实现性能升级、品质迭代。


五、技术深耕,助力薄膜工艺高端升级

随着高端制造产业升级,市场对薄膜的致密性、稳定性、功能性、耐用性要求持续提升,传统溅射镀膜工艺已难以满足高端产业的严苛标准。我司深耕等离子体电源与真空镀膜工艺领域多年,持续迭代HiPIMS高功率脉冲溅射技术,以超高离化率、极致膜层致密度、超稳工艺性能的核心优势,打破高端镀膜技术壁垒。


我们将持续聚焦高端薄膜沉积设备与电源技术研发,持续优化工艺适配性与量产稳定性,为广大客户提供高性能、高性价比的镀膜电源解决方案,赋能各行业高端薄膜制造高质量发展。


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