华为全固态绝缘透波PVD技术解密

物理气相沉积(PVD)技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体（或等离子体）过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。

磁控溅射是物理气相沉积(PVD)的一种，一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。传统PVD技术是金属产品表面及无机材料(玻璃，陶瓷，蓝宝石等)表面的常规表面处理技术。

应用于金属或金属化合物与无机材料(陶瓷，玻璃，蓝宝石等)一体基材时，由于金属表面和无机材料表面的物理性质截然不同，且鉴于外观一致的装饰性及可靠性要求，同一常规工艺难以同时在金属和无机材料表面上进行处理，除此之外，工件因其信号传递因素需要所沉积之薄膜具备优良的绝缘介电性能。

而且，随着目前通信技术发展，电磁信号传播频率越来越高，传统的PVD表面处理技术多为良导体，无法满足目前新型终端产品对于通讯的要求。使用常规异质材料基材之装饰性PVD涂层工艺，由于基本为良导体涂层，会造成电磁信号极大损耗，无法做到整体膜层具备优良的绝缘透波性能，除此之外，整体绝缘膜系的可靠性优化空间小，往往无法兼顾。

因此，华为在今年1月3日申请了一项名为“一种全固态绝缘透波PVD膜层及其制备方法和应用”的发明专利（申请号：202010006682.2），申请人为华为技术有限公司。

根据目前公开的专利资料，让我们一起来看看这项PVD技术吧。

如上图所示为不锈钢陶瓷一体基材表面绝缘透波装饰灰色PVD涂层工艺所生产的产品，其包括以下制作工序：

1）将不锈钢陶瓷一体基材自动化清洗线完成液态清洗；

2）将不锈钢陶瓷一体基材放置于磁控溅射镀膜机内预抽真空；

3）在磁控溅射镀膜机内进行辉光清洗；

4）在磁控溅射镀膜机内进行膜层沉积；

5）冷却出炉。

其中第四步是关键，尤其是膜层(底层)沉积的PVD涂层原子比，是由充氮量，硅靶和钨靶电流决定的。如减少充氮量，则涂层中硅元素无法充分化合形成绝缘氮化硅，绝缘性将受到极大影响，介电损耗急剧增加，无法作为透波涂层使用。

如增加硅靶电流或降低钨靶电流都会导致涂层中硅的原子比增加，这个的涂层整体颜色不均一，尤其在反射率不同的基体(金属和陶瓷)上无法获得统一的装饰性。

如降低硅靶电流或增加钨靶电流都会导致涂层中钨的原子比增加，这样会导致整体涂层不具备优良的绝缘性能，无法获得良好的透波性。

经过上述这样的工艺制造而成的不锈钢陶瓷一体基材样品如上图所示，可以看到其表面光洁，目测无色差，且外观颜色(灰色)统一。

如上图所示为不锈钢玻璃一体基材透波装饰PVD黑色涂层工艺所生产的产品，其包括以下制作步骤：

1）将不锈钢玻璃一体基材自动化清洗线完成液态清洗；

2）将不锈钢玻璃一体基材放置于磁控溅射镀膜机内预抽真空；

3）在磁控溅射镀膜机内进行辉光清洗；

4）在磁控溅射镀膜机内进行膜层沉积，即底层层积；

5）膜层沉积后进一步地再在磁控溅射镀膜机内进行面层沉积；

6）冷却出炉。

与上面灰色PVD涂层工艺相比，黑色涂层多了第五个操作步骤，即进入镀膜系统，冲入氩气400sccm，充入乙炔200sccm。启动偏压电源后设定偏压为150V、占空比为50％，待炉内环境稳定后同时开启硅靶和钨靶，硅靶设定电流为15A，钨靶设定电流为4A，时长60分钟。

而这个步骤中的面层沉积的PVD涂层原子比也是关键因素，是由充乙炔量，硅靶和钨靶电流决定的。如减少充乙炔量，则涂层中硅元素无法充分化合形成绝缘碳化硅，绝缘性将受到极大影响，介电损耗急剧增加，无法作为透波涂层使用，足够的乙炔量也是获得黑色装饰涂层的必要条件，增加充乙炔量对透波效果影响不大，涂层黑度会进一步升高。

经过上述这样的工艺制造而成的不锈钢玻璃一体基材样品如上图所示，可以看到其表面光洁，目测无色差，且外观颜色(黑色)统一。

以上就是华为发明的全固态绝缘透波PVD膜层专利，该专利采用复合材料作为图层材料，整体膜层具有绝缘性以及极低的高频介电损耗，同时在光学性能方面为非透明涂层，可以在异质结合基体上获得一致的装饰效果，且具有优良的机械保护性能和耐候性能。最重要的是，这种方案在沉积过程中气压、靶功率维持一致不变，从而使其生产工艺流程具有较好的稳定性！