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。
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。
真空蒸着技術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。
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。
真空蒸着の加熱方法
真空蒸着における材料の加熱方法には、以下のような種類があります。
抵抗加熱
抵抗加熱は、真空蒸着において最も一般的に用いられる加熱方法です。この技術では、材料を直接加熱するために電流を利用します。電流が材料を通過する際に抵抗によって発生する熱が材料を加熱し、その結果、材料が気化します。
この方法の主な利点は、その単純さとコスト効率の高さです。さらに、温度制御が比較的容易であり、さまざまな種類の材料に対応できる汎用性があります。
高周波誘導加熱
高周波誘導加熱は、高周波の電磁場を利用して材料を間接的に加熱する高度な方法です。コイルを通過する高周波の電流が磁場を発生させ、その磁場が材料内の電子を振動させます。この電子の振動が熱を生み出し、材料を加熱します。
高周波誘導加熱の主なメリットは、非接触式であることから材料が汚染されるリスクが低い点、そして熱が均等に分布しやすい点にあります。特に大量生産においては、この均等な加熱が一貫した品質の薄膜を形成するために重要です。
電子ビーム加熱
電子ビーム加熱は、高エネルギーの電子ビームを材料に照射し、その衝撃エネルギーで材料を加熱する方法です。この技術は、非常に高い温度を瞬時に発生させることができ、高融点の材料や非常に純度の高い材料の加熱に適しています。
電子ビーム加熱の利点は、高いエネルギー密度を持つことで、非常に効率的な加熱が可能である点にあります。また、ビームの焦点を細かく制御できるため、加熱する領域を精密に選択することができます。
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。
河合光学による蒸着技術を活用した光学製品
河合光学の蒸着技術では、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。
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。
ダイクロイックミラー/フィルター
ダイクロイックフィルターは、誘電体多層膜を用いて2つ以上の波長域の光を分離するフィルターです。このフィルターの特性により、特定の波長の光を透過させつつ、他の波長の光を反射または吸収することが可能です。
ダイクロイックフィルターは光学機器や顕微鏡など様々な分野で使用され、特定の色を抽出したり、光学系での光の効率的な操作を実現します。
ダイクロイックミラー DMの製品群 |
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ダイクロイックフィルター DFの製品群 |
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主な使用用途 |
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反射防止コート
反射防止コート(Anti-Reflection Coating、ARコート)は、光学素子の表面に施される薄膜コーティングで、光の反射を抑えて透過率を向上させることによって、コントラストを高めたりゴースト像を減少させたりする効果があります。
このコーティングは、光学薄膜を利用して光の反射率を減少させる技術であり、乾式法の真空蒸着やスパッタリング、湿式法によるコーティング手法などが一般的に使用されています。
反射防止コートによって眼鏡の反射をなくすことで、レンズそのものが目立たなくなり、相手の目や顔の表情がよりよく見える効果があります。
反射防止コートの製品群 |
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主な使用用途 |
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ハーフミラー
ハーフミラーは特定の波長範囲の光を、所定の割合で反射と透過に分割する機能を持っています。
誘電体製のハーフミラーでは、光の減衰が非常に少ないという特徴がありますが、光の入射角によって性能が変わる傾向があります。一方、金属製のハーフミラーでは光の減衰はより顕著ですが、入射角による影響はほとんど受けません。
ハーフミラーの製品群 |
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主な使用用途 |
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コールドミラー/フィルター
コールドミラーは、赤外線を透過させて可視光を反射する光学薄膜を有する鏡です。この特性を活用して、赤外線の制御と熱の軽減に寄与します。この種のミラーは、液晶プロジェクターの光源部や医療用の光源反射鏡など、さまざまな用途で利用されています。
また、紫外線用コールドミラー(UVCM)は、紫外線を反射して可視光線、赤外線を透過します。300~500nmを反射するUV-3、250~500nmに反射帯を広げたUV-6があります。
コールドミラー/フィルターの製品群 |
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主な使用用途 |
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紫外線用コールドミラー/フィルターの製品群 |
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主な使用用途 |
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UV-222nmミラー/フィルター
UV-222nmフィルターは、波長222nmの紫外線を放射する際に、人体に悪影響を及ぼす230nm以上の波長をカットする特殊な光学フィルターのことです。このフィルターは、ウイルス除去や除菌などの用途で人がいる場所で使用可能であり、人体に影響のない波長222nmの紫外線を照射することができます。
UV-22nmミラー/フィルターの製品群 |
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その他の光学製品
ビームスプリッター
ビームスプリッターには、入射光を偏光も 含め、透過率と反射率の比を1:1に均等に 分割する無偏光ビームスプリッターと、 無偏光の入射光をほとんど損失無く、 S偏光(反射)とP偏光(透過)に分離する 偏光ビームスプリッターがあります。プリズム型と平板型があります。
NDフィルター
おもに金属膜の反射と吸収により 透過率を調整します。膜吸収による入射光の損失は大きく なってしまいますが、入射角や偏光の 変化による光学特性の変化がほぼ ありません。
レーザー用ミラー
基板表面に誘電体多層膜を蒸着することにより、吸収の無い高反射膜を作成出来ます。基板や薄膜材料を選定することにより、高出力レーザーに対しての耐久性を得ることも可能です。
金属膜コーティング
高反射率のAg、Au膜をはじめ、Ni、Crなど様々な金属膜のコーティングをおこなっております。 また、保護膜や増反射といったコーティングも可能です。
河合光学株式会社について
河合光学株式会社は、富士山周辺・箱根観光への交通拠点となっている静岡県東部御殿場市にあり、創立から一貫して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。
現在、光学の利用分野において真空蒸着による薄膜形成は、最も重要な技術のひとつになっており、当社は優れたテクノロジーとエンジニアリングで、お客様にご満足していただける製品を提供しております。
会社概要
出展団体名 | 河合光学株式会社 |
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所在地 | 〒412-0046 静岡県 静岡県御殿場市保土沢1157-584 |
設立年月 | 1976年10月 |
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