真空蒸着とは?加工事例や成膜材料・用途例を解説
本記事では、真空蒸着の基本的な仕組みやその利点、そして具体的な用途について詳しく解説します。また、他の物理蒸着(PVD)技術との違いや、河合光学株式会社による先進的な真空蒸着技術の応用例もご紹介します。
真空蒸着とは?
真空蒸着とは、高真空中で蒸着材料を加熱蒸発させて基板に薄膜を形成する加工技術です。蒸着材料は真空中で強いエネルギーを加えられると蒸発し、基板に付着して薄い膜を形成します。
真空状態にすることで、気化した材料が他の気体分子に衝突することなく基板に安定して到達できるため、非常に純度の高い薄膜を形成することが可能です。
真空蒸着によって生み出される薄膜は基板上で均一に形成され、光学的、電気的、または機械的特性が要求される用途において、極めて一貫した性能を発揮します。

真空蒸着とその他の物理蒸着(PVD)
蒸着は、物理蒸着(PVD)と化学蒸着(CVD)に大別されます。物理蒸着は真空中で材料を加熱し蒸発させて基板上に付着させる方法であり、化学蒸着は化学反応により皮膜を形成する方法です。
真空蒸着は物理蒸着に分類され、その他、スパッタリングやイオンプレーティングもこの手法に含まれます。
スパッタリング
スパッタリングでは、ターゲット材料にイオンを衝突させ、その衝撃によってターゲットの原子を剥がし出し、それを基板上に蒸着させます。このプロセスは特に、金属や絶縁体などの材料に適用され、強力な接着性と高密度な膜を形成するのに有効です。

スパッタリングの種類
|
2極スパッタリング法 |
2極スパッタリング法は、スパッタリング成膜技術の基本的な方法です。この方法では、ターゲットを陰極、基板を陽極として電圧を加えることで成膜を行います。構造が非常にシンプルで、基本的なスパッタリング技術として広く利用されています。
しかしながら、この方法には成膜速度が遅いという欠点があり、高効率が求められる現代の産業用途には適さない場合があります。 |
|---|---|
|
マグネトロンスパッタリング法 |
マグネトロンスパッタリング法は、2極スパッタリング法の進化版であり、ターゲット表面に磁石を配置して磁界を印加する方法です。二次電子を捕捉して高密度のプラズマを発生させることができます。
高密度プラズマにより、成膜速度が大幅に向上し、効率的な成膜が可能となります。 |
|
反応性スパッタリング |
反応性スパッタリングは、不活性ガスに加えて酸素(O2)や窒素(N2)などの反応ガスを混合して使用する方法です。高速での成膜が可能であり、薄膜形成時のズレが起きにくいという特徴があります。特に、特定の化合物膜を形成する際に有効であり、広範な応用が見込まれています。 |
|
12極スパッタリング法 |
12極スパッタリング法は、2極スパッタリング法をさらに発展させた方法です。複数の電極を使用することで、より均一で効率的な成膜が可能となります。この方法により、成膜プロセス全体の効率が向上し、均一な薄膜を高い再現性で形成することができます。
特に高精度が求められる先端技術分野での応用が期待されており、今後の技術革新においても重要な位置を占めることでしょう。 |
イオンプレーティング
イオンプレーティングは、蒸発した材料をイオン化し、これらのイオンを基板に向けて加速させます。この加速により、イオンは基板に高エネルギーで衝突し、結果として非常に密着性の高い膜が形成されます。イオンプレーティングは、摩耗抵抗や耐食性が求められる工業用途において特に有効です。

イオンプレーティングの種類
|
Mattox法(直流イオンプレーティング) |
Mattox法は、最も基本的なイオンプレーティング法であり、直流電源を使用します。
この方法では、真空蒸着源と基板の間に高電圧を印加することでグロー放電プラズマを発生させます。生成されたプラズマ中のイオンが基板に堆積し、成膜が行われます。 |
|---|---|
|
高周波(RF)イオンプレーティング |
高周波(RF)イオンプレーティングは、高周波電源を使用してプラズマを生成する方法です。絶縁物基板にも成膜が可能となり、応用範囲が広がります。
RF電源を使用することで、プラズマの制御性が向上し、より均一で高品質な薄膜を形成することができます。 |
|
アークイオンプレーティング(AIP)法 |
アークイオンプレーティング(AIP)法は、アーク放電を利用して高いイオン化率のプラズマを生成する方法です。合金膜の形成が容易であり、比較的厚い膜の形成が可能です。
AIP法は、高硬度で耐久性のある膜を必要とするアプリケーションにおいて特に有効であり、工具や部品のコーティングに広く用いられています。 |
|
ホローカソード放電(HCD)法 |
ホローカソード放電(HCD)法は、中空陰極放電を利用してプラズマを生成する方法です。低温成膜(200°C以下)が可能であり、基材の表面粗さを維持することができます。そのため、熱に敏感な材料や高精度が要求されるアプリケーションに適しています。
HCD法は、低温での高品質な成膜が求められる場合に特に有効です。 |
|
イオンビームアシスト蒸着法 |
イオンビームアシスト蒸着法は、別途イオン源を用いて基板表面にイオンビームを照射しながら蒸着を行う方法です。膜の密着性や特性の制御が可能となります。
イオンビームの影響により、成膜中の薄膜の構造や特性を微細に調整できるため、特定の機能や性能を持つ薄膜を作製する際に利用されます。 |
真空蒸着を活用した成膜のメリット

真空蒸着技術を活用した成膜形成においては、以下のようなメリットがもたらされます。
高品質な薄膜形成
真空蒸着技術の最大の利点は、他の技術と比較して、極めて高品質な薄膜を形成できることです。真空状態で成膜を行うと、気体分子や不純物の干渉が大幅に減少します。その結果、形成される薄膜は、非常に純度が高く、均一性に優れています。
この純度と均一性は、光学フィルムや半導体デバイスなど、精密な性能が求められる製品にとって、極めて重要な要素です。
低温での成膜
高真空状態では金属の沸点が低下するため、通常よりも低い温度で気化させることが可能です。大規模な設備が不要となり、コスト面でも大きなメリットをもたらします。
成膜速度の速さ
真空蒸着技術は、成膜速度の速さでも知られています。蒸発源から基板までの距離が短く、真空中での材料の蒸気圧が高いため、薄膜は迅速に形成されます。
この特徴は、生産効率を大幅に向上させることに寄与するため、大量生産が求められる工業製品において特に価値があります。
幅広い適用範囲
真空蒸着技術の応用範囲は非常に広く、液晶ディスプレイ、スマートフォンのタッチパネル、自動車部品、食品包装など、様々な産業分野で利用されています。この技術の柔軟性は、金属から有機物まで、幅広い材料に対応可能であることからも明らかです。
各分野で求められる特有の要件を満たすことができ、そのため、真空蒸着技術は多岐にわたる産業において不可欠な存在となっています。
環境への配慮
真空蒸着はドライ製法であるため、溶剤や化学薬品を使用しません。そのため、排出される有害物質が少なく、環境負荷を大幅に低減できます。
環境にやさしい成膜方法は、持続可能な製造プロセスを追求する企業にとって重要な選択肢となります。
基板へのダメージが少ない
他の成膜方法と比較して、真空蒸着は基板への熱的および機械的なダメージが少ない特徴があります。低温での成膜が可能であるため、熱に敏感な基板にも対応可能です。また、物理的な接触がないため、基板表面の微細構造を損なうことなく成膜できる点も大きな利点です。
この特徴により、精密な電子部品や光学素子の製造において、真空蒸着技術は非常に有効な選択肢であると言えます。
真空蒸着に使用される薄膜の材料例

真空蒸着によって形成される薄膜の材料は多岐にわたりますが、特に金属や金属酸化物は一般的によく活用されています。
金属材料
真空蒸着プロセスにおける金属材料の使用は、その独特の特性から多様な応用が可能です。特に、銀やアルミニウムといった反射性が高い金属は、光学的な用途に広く使用されます。例えば、銀は鏡の製造において反射層として用いられ、アルミニウムは太陽光反射フィルムや装飾的なコーティングに利用されます。
これらの金属は、優れた導電性も有しているため、電子部品の製造にも欠かせない材料です。
金属酸化物
金属酸化物は、その透明性と導電性のバランスから、透明導電膜としての応用が特に注目されています。例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)は、液晶ディスプレイやスマートフォンのタッチパネルに使用される透明電極として広く利用されています。また、チタン酸化物やジルコニウム酸化物などは、その優れた耐熱性や耐薬品性から、光学コーティングや耐久性のある保護膜としての用途も見出されています。
これらの金属酸化物は、特定の光学特性や化学的安定性を要求される高度なアプリケーションにおいて、その価値を発揮します。
その他の材料
フッ化マグネシウム (MgF2)
フッ化マグネシウムは、低屈折率材料として広く使用されています。特に、反射防止膜としての用途が一般的であり、光学レンズやディスプレイの表面に施すことで、光の反射を抑え、透過率を向上させます。
高品質な光学機器の製造に欠かせない材料となっています。
硫化亜鉛 (ZnS)
硫化亜鉛は、赤外線光学部品において重要な材料です。高い透過率を持つため、赤外線カメラやセンサーなどの赤外線技術に使用されます。
また、硬度が高く耐久性にも優れているため、過酷な環境下でも安定した性能を発揮します。
真空蒸着の用途例

真空蒸着技術は、以下のような製品に対して高品質な薄膜を形成し、耐久性や光学特性を向上させるために利用されています。
|
自動車関連 |
・ヘッドライトやテールランプの反射鏡 ・内装部品や装飾部品 |
|---|---|
|
電子機器 |
・液晶ディスプレイやスマートフォンのタッチパネル ・半導体や集積回路の製造 |
|
光学部品 |
・カメラレンズやメガネレンズの反射防止膜 ・光学フィルターやミラー |
|
装飾品 |
・化粧品容器やパチンコ台の部品 ・食品包装や装飾用フィルム |
|
工業製品 |
・切削工具や建築材料(建材用ガラス) ・電子部品の保護膜や反射膜 |
河合光学の真空蒸着技術

河合光学株式会社は、真空蒸着技術の分野で独自の研究開発を推進してきました。
紫外線から赤外線までの幅広い波長に対応するミラーとフィルターを精密に製造しています。また、光の特性と使用環境を考慮した薄膜設計により、顧客のニーズに合わせて光を選択的に取り出すかカットする高品質な光学製品を提供が可能です。
真空蒸着加工技術を活用した光学製品例
ダイクロイックミラー/フィルター、反射防止コート、ハーフミラー、コールドミラー/フィルター、UV-222nmミラー/フィルター、ビームスプリッター、NDフィルター、レーザー用ミラー など
関連記事
小ロット受託溶解・鍛造・圧延
COBARIONの製造技術を応用し、お客様カスタマイズの金属材料を原材料の配合から素形材の成形まで一貫生産可能 弊社の大きな特徴はお客様カスタマイズの成分配合調整が可能なところです。 工場では20種類以上の原材料を常備し、真空誘導溶解炉を利用した脱ガス精錬によりクリーンなインゴットを溶製できます。 通常、特殊鋼メーカーにカスタム合金の依頼すると1ロットあたり数百キロの量を要求され納期も半年以上要することは珍しくありません。 研究開発者は「そもそもそんなに必要なく、数種類の成分を試したい」というニーズがあります。 弊社の溶解するインゴットは15kg、30kg、100kgと小型化も可能で納期も1.5~2.0か月程度と競争力があります。 溶解後は熱間鍛造と熱間圧延により鋳造組織を分塊し動的再結晶により微細化していきます。 エイワへは材料選定・真空溶解・熱間鍛造・熱間圧延まで何でもワンストップで申し付けください。
ACF圧着装置(フルオート機、セミオート機、マニュアル機)
25年以上の経験を持つACF実装のプロフェッショナル集団 大橋製作所は、ディスプレイ用設備(LCD、PDP、OLED・・・)の開発からスタートした企業です。 ディスプレイ業界で学んだ、クリーン度、高精度化、高生産性、コストパフォーマンスなどの知識を、携帯電話のモジュール部品組立の世界に応用しました。 世界450社、3500台以上の販売実績と豊富な経験をもち、研究開発用途から量産機、カスタマイズ機、特殊機まで様々な装置をご提案いたします。 <ACF熱圧着装置 製品ラインナップ> ・省スペース、高生産性を実現するフルオートライン 全自動装置「CMS-2100」「CMS-1500」 ・試作~量産まで幅広く対応できるセミオートライン ACF貼り付け装置「LS-02Z」 アライメント搭載装置「MS-04Z」 本圧着装置「BS-03Z」「BS-04Z」 ・製品開発から少量生産までを支えるマニュアルライン 卓上型装置「LD-02」「LD-03」「BD-02」「BD-03」
ムゲンフロー®︎
ムゲンフロー®MGFは、従来機よりも生産効率を飛躍的に向上させた、高機能モデルのビーズミルです。 スラリー配合の常識を覆すほどの高粘度・高濃度のスラリーにも対応し、ナノ・サブミクロン領域まで微細化させることができます。
低温PVD・プラズマCVDコーティング「セルテス」 受託サービス
フランスのHEFグループが開発したプラズマブースタースパッタリングと新型プラズマ源による、低温且つ安定した密着力のコーティング 「セルテス」シリーズは、先進の真空プラズマ技術による低温PVD・プラズマCVDコーティングです。 多層構造のDLC(ダイヤモンドライクカーボン)をはじめ、ゴム・樹脂成型金型用で多数実績のあるCrxNy、300℃の低温で成膜できるTiNなど、豊富なラインナップから最適な膜種をお選び頂けます。 ゴム/樹脂成型、粉末成型、金属プレス成型に使用される精密金型、自動車・2輪用、産業/民生機器用、航空宇宙分野で使用される各種トライボ部品など、様々なご要求に最適なドライコーティングをご提案致します。 ※セルテス CERTESSはHEFグループの開発技術で登録商標です。 ※成膜メーカー:ナノコートティーエス社
ガラス微細加工受託サービス "Vitrion Foundry Service"
革新的なガラス微細加工サービス LPKFが開発・特許取得済みのLIDE(Laser Induced Deep Etching)はレーザー+エッチングによる革新的なガラス微細加工を可能にしました。 "Vitrion Foundry Service"ではLIDEを使用してさまざまなガラスに対して受託加工を行うサービス名です。TGVやディスプレイ、医療用ラボチップなどさまざまな応用が可能です。すでに世界中のお客様より多数の受注を受けています。
ドライスター®︎SDA
【乾式粉砕でサブミクロンを実現‼】 連続式 乾式ビーズミル 100〜150μm程度の原料を1パスでシングル・サブミクロンまで粉砕する連続式 乾式ビーズミル。 エネルギーコストも他の粉砕機(ボールミルやジェットミル)と比較すると極小に抑え、粒度コントロールも容易なため、効率よくシャープな分布を得ることができます。 また、湿式ビーズミルとの組合せにより、湿式のみでの処理と比較して、省エネでの処理(エコ粉砕)とコンタミネーションを抑制した処理が可能です。
静電チャック
バキューム吸着が難しいワークの搬送に「静電吸着」という新提案! 半導体製造の現場で活躍する「静電チャック」をFA機器に応用したワーク搬送ツールです。 半導体基板の大型化などを見据え、大型サイズにも対応できる静電チャックの開発を進めています。 バキューム吸着が難しいワークの吸着搬送は、静電チャックにお任せください。
ラボスター®︎ミニ
【卓上サイズ】研究開発・少量サンプル作製用 湿式ビーズミル アシザワ・ファインテックでは、対象物を微細化するにあたり、その目的が「粉砕」か「分散」か見極めることにより、最適な処理方法をご提案しております。 ラボスター®︎ミニは、粉砕室を入れ替えることで「粉砕」・「分散」の処理を一台で可能な卓上ラボ機です。 さらに、少量サンプル作成向けのバッチ式も共通フレームでご使用いただけます。 【ラインナップ】 <ラボスター®︎ミニ LMZ015> 大流量循環運転 スタンダードミル スターミル LMZの小型機。 分散向けのDMS65に対しLMZ015は微粉砕向け。 <ラボスター®︎ミニ DMS65> ナノ粒子向け 分散機 ナノ・ゲッター®︎の小型機。 大型機へのスケールアップの実績あり。 <ラボスター®︎ミニ HFM02> ナノ粒子向け 分散機 MAXナノ・ゲッター®︎のバッチ式ミル。 サンプル量100mLより運転が可能。
高機能ブラック分散液
様々な機能性を持ったブラック分散液です トクシキの分散技術により、導電、絶縁、IR透過、UV透過の各機能を持った粉体をナノオーダーまで微粒子化。コーティング剤に添加することで遮光性、隠蔽性を保ちつつ各機能を付与させることが可能です。お手持ちのコーティング剤との相性を考慮した設計検討やお客様のご要望に合わせたカスタマイズの検討も可能です。
コンケーブローラー
フィルムのシワ伸ばしに効果的なローラーです。 フィルム加工時に発生するシワでお困りではありませんか?コンケーブローラーは、端部と中央部に発生する周速差と、フィルムがローラー軸に対し直角方向に進入する性質を利用してシワを伸ばし、シワの発生を抑えます。
自走式横投入型木材破砕機
自走式横投入型木材破砕機 MRC-3000 木材破砕機 MRC-3000は、「環境と共に生きる」という弊社のコーポレートスローガンと、日本の林業に寄与したいというモノ作り企業MOROOKAの強い意志を礎に開発されました。
自転・公転方式ミキサー あわとり練太郎 ARE-310
研究・開発や生産工程における 少量の材料調製に最適な自転・公転ミキサー 最先端の素材を使用した製品開発には、様々な特性を持った材料を混合(攪拌)するプロセスが不可欠です。製品の質はまさにその組み合わせによって左右されます。直ぐに処理しないと硬化したり、温度変化に敏感な材料も多くあり、短時間の処理も求められていました。 また、素材開発にとって大きな問題となる気泡の混入は、多くの研究開発者を悩ませていました。真空減圧や超音波、遠心分離など、様々な方式で脱泡を行われていましたが、それぞれ長所・短所があり材料開発の障壁として生じていました。 これらの問題を解決可能なのが、「自転・公転方式ミキサー」です。 自転・公転方式ミキサーは、400Gを超える遠心力を加えながら(公転)、材料自体を流動させる(自転)ことで、通常では得られない撹拌・脱泡性能を実現しました。 さらに、真空減圧機能を加えたり、適切な回転数を変えるなど、弊社が長年培った調合レシピ・アプリケーションノウハウが研究者・技術者の悩みを解消しました。
LCP樹脂(液晶ポリマー)とは? 特徴・用途例・加工時のポイントについて解説します
LCP樹脂(液晶ポリマー)は、現代の工業技術において重要な役割を担う素材です。その特異な化学的性質と物理的特性により、航空宇宙から医療、電子機器まで、幅広い分野での応用が可能となっています。 今回は、LCP樹脂(液晶ポリマー)の基本的な性質、その使用における主な特性、代表的な応用例、成形加工のポイント、さらには成形不良時の対策について詳しく掘り下げていきます。また、LCP樹脂の環境に対する影響や、将来的な市場における展望についても考察します。 このような方におすすめです ・LCP樹脂(液晶ポリマー)の特性や成形加工におけるポイントについて知りたい方 ・LCP樹脂(液晶ポリマー)の具体的な用途例について知りたい方 ・高温環境での電子機器部品の性能向上に関心のある方
アルマイト加工とは? 種類・メリット・注意点について解説します
アルミニウムは、合金の種類によりますが、一般的には比較的柔らかな金属です。そのため、軽量で加工が容易な利点がありますが、一方で機械部品などの強度が必要な場面では利用が難しいという課題がありました。しかし、アルマイト加工を施すことでアルミニウムの硬度や耐食性を向上させる効果を調整することができます。 そこで今回は、機械部品などの分野で需要が高まっているアルマイト加工のメリットや種類についてご紹介します。アルマイト加工に関連するおすすめの製品も併せて紹介していますので、ぜひ参考にしてみてください。 【ポイント】 ・ アルミニウムの耐食性や絶縁性の向上効果を調整できるアルマイト加工 ・アルマイト加工の種類には「白アルマイト加工」「 着色アルマイト加工」「硬質アルマイト加工」などが挙げられる ・アルマイト加工に関連するおすすめの素材加工技術やサービスをご紹介
セラミック加工とは? 加工種類と各特徴についてご紹介します
私たちの暮らしにまつわる様々な製品に取り入れられているセラミックス。この素材は、耐熱性・耐摩耗性・耐腐食性に優れた性質を持っているだけでなく、その他の素材との組み合わせが可能であったり、豊富な加工手段を施すことのできる特性があるため、製品の目的に応じて幅広い使い方を適用することができます。本記事では、セラミック加工の種類や、セラミック加工メーカーの選定ポイントをご紹介します。
金属接合とは? 各種類の特徴とおすすめの接合技術をご紹介
接続加工は組み合わせる素材によって様々な種類がありますが、金属同士の接合を「金属接合」と呼びます。この記事では金属接合について解説しています。
超音波溶着とは|原理・メリット・他工法との違い
超音波溶着は、超音波振動による摩擦熱で樹脂や金属を接合する技術です。接着剤やボルトを使わずに短時間で強固な接合が得られるため、自動車部品や電子機器、医療機器など幅広い分野で採用されています。 本記事では、超音波溶着の原理やメリット・デメリット、他の溶着工法との比較、適した材料と用途について解説します。
超音波金属接合とは|原理・対応材料・用途と他工法との比較
超音波金属接合は、超音波振動と加圧力を利用して金属同士を固相状態のまま接合する技術です。母材を溶融させないため、熱影響を抑えながら信頼性の高い金属接合を実現できる点が特徴です。 本記事では、超音波金属接合の基本原理から接合可能な材料、代表的な用途、他の接合工法との比較、そして導入時に考慮すべきメリット・デメリットまでを体系的に解説します。
真空成形とは?基本から応用、他加工法との比較まで詳しく解説
真空成形は、熱可塑性のシート状の材料を加熱し、真空圧で密着させて素材と金型との間の空気を抜き、形状を転写し成形する工法です。その汎用性の高さから、自動車部品から医療機器、家電製品の外装まで、製造業の幅広い分野で活用されています。 本記事では、真空成形の基本的な原理や加工プロセスから、そのメリット・デメリット、さらに真空圧空成形や射出成形といった他の成形技術との違いや具体的な加工事例まで、網羅的に解説します。
冷間プレス(コールドプレス)とは?基礎知識から応用事例まで詳しく解説
製造業において、部品の精度やコスト効率は常に重要な課題です。その解決策の一つとして注目される成形技術が、冷間プレスです。材料に熱を加えずに常温で成形するため、材料ロスを最小限に抑えつつ、高精度かつ高品質な製品の製造を可能にします。 本記事では、冷間プレスがどのような技術なのか、その原理やメリット・デメリット、他の成形技術との違い、そして具体的な用途や事例について詳しく解説します。