高温窑干是强制性的，以解决有机木材基材与高真空环境之间根本的不兼容性。具体来说，将木材在 103°C 下处理 24 小时可将其内部水分含量降低至接近 0%，这是在室温下无法实现的。没有这种热处理，木材内部积聚的水分将在 PVD 室中剧烈汽化，导致真空过程无法控制。
核心现实：物理气相沉积依赖于稳定的高真空环境。木材基材中残留的任何水分实际上都成为污染物源，不断释放气体，破坏压力稳定性，并阻止形成均匀、导电的金属层。
真空中的水分物理学
剧烈释气问题
木材天然多孔且保留大量水分。当置于 PVD 所需的高真空环境中时，这种截留水分的沸点会急剧下降。
这会导致水分瞬间闪蒸成蒸汽。主要参考资料将这种释放描述为“剧烈”，意味着水蒸气以快速而有力的方式从木材中逸出。
维持真空完整性
PVD 需要特定的低压“基准真空”才能正常工作。如果木材基材未干燥至接近 0% 的水分含量，它将充当虚拟泄漏。
水蒸气的持续释放会压垮真空泵。这会阻止系统达到或维持沉积过程开始所需的深真空水平。
对涂层质量的影响
金属蒸气沉积的干扰
PVD 的工作原理是汽化金属，使其不受阻碍地传输到目标基材。室内的游离水分子充当物理屏障。
当木材释放水分时，这些气体分子会与金属蒸气流发生碰撞。这种散射效应会干扰金属原子的轨迹，阻止它们均匀地沉积在木材表面。
确保层稳定性
在这种情况下，PVD 的目标是创建特定的、功能性的金属导电层。正在释气（释放水分）的基材会形成不稳定的基础。
通过在 103°C 下窑干 24 小时，可以确保基材在水分方面化学惰性。这使得金属原子能够直接、干净地结合，从而稳定且成功地形成导电层。
要避免的常见陷阱
干燥不足的风险
缩短准备时间似乎很诱人，但 103°C 持续 24 小时的具体协议并非随意设定。降低温度或缩短持续时间会在细胞结构深处留下残留水分。
即使是少量残留水分也可能毁掉整批产品。即使残留水分含量很低，也可能发生技术数据中提到的“剧烈”释放，导致涂层缺陷或真空中止。
过程中断的后果
干燥过程是后续过程的准备步骤。木材干燥是为了使其立即与真空兼容。
如果在 PVD 之前将干燥的木材置于潮湿环境中，它会重新吸收水分。必须以某种方式处理基材，以保持在窑中达到的“接近 0%”的含水量。
为您的目标做出正确选择
为了确保在木材基材上成功进行 PVD 涂层，遵守干燥协议是最关键的因素。
- 如果您的主要关注点是真空稳定性：严格遵守103°C 下的 24 小时持续时间，以消除可能导致真空泵过载的剧烈释气风险。
- 如果您的主要关注点是涂层均匀性：确保含水量降低至接近 0%，以防止水蒸气散射金属流并降低导电层的性能。
消除内部水分不仅仅是一个准备步骤；它是物理气相沉积物理学能够正常工作的先决条件。
摘要表：
| 特征 | 要求 | 对 PVD 过程的影响 |
|---|---|---|
| 温度 | 103 °C | 消除木材细胞深处的残留水分 |
| 持续时间 | 24 小时 | 达到接近 0% 的含水量以确保稳定性 |
| 真空完整性 | 高真空 | 防止“虚拟泄漏”和泵过载 |
| 涂层结果 | 均匀层 | 防止气体分子散射金属蒸气 |
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参考文献
- Florian Egger, Martin Kaltenbrunner. Direct Fabrication of Electronic Circuits on Wooden Surfaces. DOI: 10.1002/adsr.202400010
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
