產品介紹

【應用】Coatings on Glass Substrates

2026-06-17

 
 


 

背景資料

玻璃被認為是用於金屬塗層的理想基材。由於其具有諸多優點,例如導電性、電磁屏蔽效果,以及良好的機械、光學和熱學性能,因此這種技術適用於多種不同的應用領域。

就半導體而言,與有機材料或矽相比,使用玻璃作為基底,可以在相同的空間內容納更多的晶片和元件,進而提升性能和能效。此外,玻璃基底的表面更平坦,更能有效應對高溫並散發熱量。

在玻璃上塗覆各種材料的應用十分廣泛,包括用於醫療設備的感測器、航空製造領域中的雷達透明材料、汽車領域的 MEMS 及感測器,以及 CMOS 影像感測器。物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、噴塗以及溶膠-凝膠沉積等技術,因其在沉積薄膜方面的精確性而受到重視。 PVD 濺射和 PVD 蒸發技術,能夠在納米尺度上實現精確的材料沉積。在精密塗層技術中,化學氣相沉積法(CVD)的特點在於:它利用氣化的前驅體,通過化學反應在玻璃基板上形成金屬塗層。

值得注意的是,噴塗工藝在效率與成本效益方面表現優異;而溶膠-凝膠沉積工藝則能夠靈活應用於各種複雜的圖案,且能精確控制薄膜的厚度。這些不同的工藝方式共同構成了用於玻璃基材塗層處理的完整技術體系,從而能夠根據不同的需求,量身打造出具有特定性能的塗層。

 

X 射線螢光塗層測量技術

X 射線熒光法(XRF)是一種非破壞性的分析技術,可用於測量玻璃基材上的塗層。當樣品受到 X 射線照射時,會發出特定的熒光,透過分析這些熒光,就可以得知塗層的元素組成和厚度。 舊型的 XRF 儀器使用的是充氣式比例計數器作為檢測元件。與新型的固態檢測器相比,其分辨率和靈敏度都較低。因此,很難準確測量薄層塗層,或是由 Ti、Al 等低能量材料所構成的塗層,或是納米級厚度的塗層。 新一代的 Bowman XRF 儀器克服了舊式 XRF 技術的缺點。它們採用了標準的固態矽漂移檢測器(SDD),這種檢測器相較於一般的計數器具有明顯的優勢。具體而言:

  • 能量分辨率至少高出 5 倍。
  • 能夠分析輕元素(最輕可達鋁-13)。
  • 高解析度的固態探測器,確保了在薄層塗層應用中的高穩定性與精確度。
  • X 射線管與檢測器採用緊密結合的佈局,這使得檢測數量高出三倍以上。因此,檢測下限更低,精確度也更高,同時測量時間也更短。

 

 

儀器設備/測量儀器

  • 型號:Bowman B、P 及 M 系列
  • 激發方式:配有準直器的微聚焦管,或多毛細管聚焦光學系統
  • X 光管:50 瓦特,具有可更換的靶材元件
  • 檢測器:取決於所使用的元件及其厚度

 

 

樣品準備

如果樣品可以直接放入測量腔中,並由相機進行觀察,那麼通常就不需要進行樣品預處理了。對於使用準直光系的系統而言,相機具有可調焦距的功能,因此可以觀察不同深度的樣品。而在使用光學系統進行測量時,樣品必須保持平坦狀態。

 

校準

校準過程是根據基本參數算法並參照相關標準來進行的。

 

結果

下表顯示了利用多元素分析軟體所測得的溶液中 Fe、Co 和 P 的濃度範圍及均方誤差,並與 ICP 分析所得的結果進行了比較如下:

在準直系統中,對 Ag/Ni/Au/玻璃的樣品進行了 10 次測量。
Ag/Ni/Au/Glass
Sample Ag thickness (um) Ag stdev (um) Ni thickness (nm) Ni stdev (nm) Au thickness (nm) Au stdev (nm)
1 5.49 0.0033 14.43 0.26 89.47 0.90

 

在光學系統中,對 Au/Cr/玻璃的樣本進行了 10 次測量。
Au/Cr/Glass (nm)
Sample Au thickness Au stdev Cr thickness Cr stdev
1 662.98 0.86 49.67 0.24

 

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