
Ni(镍)和 Pd(钯)在蒸发镀膜里属于“相对难伺候”的金属:温度高、活性强,一旦和坩埚材料发生润湿/合金化/粘附,轻则挂料、飞溅、颗粒变多,重则坩埚受损、膜层被污染。
很多现场会问:氧化铝(Al₂O₃)坩埚到底能不能用来蒸发 Ni / Pd?
结论先说在前面:
可以用,但要看工艺方式与控制细节。
对“洁净度与稳定性”要求高时,通常更倾向用 PBN / BN 系;如果必须用 Al₂O₃,就要重点控制“粘附、飞溅与污染”的风险。
下面把关键点讲清楚,并给出可落地的做法。
1)先判断“能不能用”:取决于你的蒸发方式与温度窗口
A. 热蒸发(电阻加热)
- Ni:温度较高,蒸发窗口相对窄,容易出现熔池翻滚与飞溅;Al₂O₃ 可用,但风险更依赖工艺控制。
- Pd:同样属于高温蒸发金属之一,对坩埚润湿与粘附要更谨慎;Al₂O₃ 可用但要控制升温与装料高度。
B. 电子束蒸发(E-beam)
- E-beam 的问题通常不是“能不能熔”,而是局部过热+熔池剧烈翻滚导致喷溅与颗粒。
- 用 Al₂O₃ 时,关键是束斑与扫描策略,否则飞溅与污染会很明显。
一句话:
- 热蒸发:能用,但更吃“升温曲线/装料/清洁”。
- E-beam:能用,但更吃“束斑/扫描/熔池稳定”。
2)Al₂O₃ 用在 Ni/Pd 的两类主要风险
风险1:润湿/粘附 → 挂料 → 应力点 → 裂/剥落/污染
Ni/Pd 在高温下对坩埚表面可能出现较强润湿倾向。结果常见是:
- 熔体爬壁、挂在口沿
- 冷却后粘得很牢,清理困难
- 挂料形成应力集中点,下次热循环更容易裂或剥落
- 剥落碎片进入腔体 → 颗粒污染
风险2:飞溅/喷溅 → 膜面颗粒增加 → 设备污染
出现喷溅常见原因:
- 升温太快、熔池突然沸腾
- 装料过满、熔池翻滚溢出
- E-beam 束斑太小/停留太久导致局部过热
3)怎么避免粘附与污染?
① 预烘与脱气:先把“放气”处理掉
- 坩埚与原料都要做预热/预烘,避免水汽与有机物在高温下突然放气引发喷溅。
- 新坩埚或长期未用的坩埚,建议先做温和预热再进入工艺段。
② 装料高度保守:宁可少装,别装到口沿附近
- Ni/Pd 这类高温金属更容易翻滚,装得太满很容易溢出挂料。
- 分批加料往往比“一次装满”更稳。
③ 升温曲线要稳:不要一脚油门冲到蒸发功率
- 分段升温(低功率稳定→中功率稳定→工艺功率)
- 让坩埚、坩埚座、原料一起“同步热起来”,减少局部热点与突发沸腾。
④ 口沿/内壁保持干净:任何污染都会变成“挂料起点”
- 操作尽量戴手套,避免手汗/油污。
- 轻清洁用无尘布+无水乙醇/异丙醇即可,避免硬刮导致划伤。
⑤ E-beam 工况:束斑别太尖,扫描别扫边
- 束斑太小=局部功率密度过高 → 熔池暴躁 → 喷溅。
- 扫描边界要离口沿保持安全距离,避免扫到坩埚壁面造成挂料与局部熔蚀。
⑥ 必要时做“隔离层/内衬”:把“反应/粘附”挡在外面
如果你对洁净度要求高、且长期蒸发 Ni/Pd:
- 优先考虑 PBN/BN 系坩埚作为根本解决方案;
- 如果必须用 Al₂O₃,可考虑使用合适的内衬/衬片/可更换隔离件来降低粘附与清理成本(具体方案要看设备结构与温度)。
4)什么时候应该直接换成 PBN/BN?
当你出现以下任何一种情况,建议不要继续硬扛 Al₂O₃:
- 膜面颗粒始终压不下去
- 坩埚挂料严重、清理成本高
- 多次出现喷溅导致腔体污染
- 对背景杂质敏感(高洁净膜、光学/半导体相关)
这时 PBN/BN 的低润湿与低放气优势会更直接。
小结
氧化铝坩埚可以用于 Ni/Pd 蒸发,但要把关注点放在两件事:
1)控制粘附/挂料(装料高度、口沿清洁、升温策略)
2)压住喷溅/颗粒(预烘脱气、稳升温;E-beam 控束斑与扫描)
做好这些,Al₂O₃ 也能跑得更稳;如果洁净度与稳定性要求更高,则建议优先考虑 PBN/BN 系方案。
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