Mesaj gönder

PVD Vakum Kaplama Teknolojisinin Uygulamaları

December 11, 2017

hakkında en son şirket haberleri PVD Vakum Kaplama Teknolojisinin Uygulamaları
Vakum Kaplamanın Uygulamaları


------------ tarafından Donald M. Mattox, SVC Teknik Direktör

Giriş
Vakum, gaz basıncının ortamdan düşük olduğu bir ortamdır. Bir plazma, hissedilebilir elektrik iletkenliği için yeterli iyon ve elektron bulunan gazlı bir çevredir. Vakum kaplama, bir vakum (veya düşük basınçlı plazma) ortamında bir filmin veya bir kaplamanın çökelmesidir. Genellikle bu terim, fiziksel buhar biriktirme (PVD) ya da düşük basınçlı kimyasal buhar biriktirme (LP-CVD) işlemleri ya da plazma ile güçlendirilmiş CVD (PECVD) gibi birer birer atomları (ya da molekülleri) biriktiren işlemlere uygulanır. PVD proseslerinde, biriktirilen malzeme katı veya sıvı bir yüzeyin buharlaştırılmasından gelir. CVD işlemlerinde, çöktürülmekte olan malzeme, çoğunlukla sıcak bir yüzey üzerinde indirgeme veya termal parçalanma ile ayrışan bir kimyasal buhar öncüsü türünden gelir.

Bazı durumlarda, tortulanan materyal bir oksit, bir nitrit, karbid veya karbonitür gibi bir bileşik materyal filmi oluşturmak üzere gaz halindeki çevre veya bir biriktirilmiş türe reaksiyon gösterir. CVD işleminde, kimyasal buhar öncüsünü buhar fazında parçalamak için bir plazma kullanılması, parçalanma veya indirgeme işlemlerinin, tek başına termal aktivasyona kıyasla daha düşük sıcaklıklarda ilerlemesine imkan verir. PECVD, öncü buharın esasen plazmada ayrıştırıldığı PVD işlemede (düşük basınçlı PECVD, LP-PECVD) kullanılan basınç düzeylerinde düşük basınçlarda gerçekleştirilebilir. Bazı durumlarda, PVD ve LP-PECVD'nin bir hibrit çökelme işlemi, alaşımlar, kompozitler veya bileşikleri depolamak için kullanılır. Bir örnek, karbonun asetilen gibi bir kimyasal buhar öncüsünden geldiği metal karbonitrürlerdir; azot bir gazdan gelir; ve metal bir katı veya sıvı yüzeyin buharlaştırılması, püskürtülmesi veya ark buharlaştırılmasından oluşur.

Elektrik İletkenli Filmler
Metal filmler en yaygın elektrik iletken filmlerdir. Metal filmler "battaniye" metalizasyonu olarak kullanılabilir veya biriktirme sırasında alt tabakayı maskeleyerek veya izleyen fotolitografik aşındırma işlemleriyle ayrı iletken hatlarına ("şeritler") oluşturulabilir. İletken hatları hibrid mikro devre teknolojisinde ve yarıiletken cihazların üretiminde kullanılır. Çoğu zaman, elektrik iletkenleri, her katmanın bir işleve sahip olduğu çok tabakalı filmlerdir (yığınlar). Örneğin, iletken film yığını cam-Ti-Pd-Cu-Au bileşimine sahip olabilir. Titanyum (Ti) tutkal katmanı, paladyum (Pd) korozyon direnci sağlar, bakır (Cu) elektrik iletkeni ve altın (Au) korozyona karşı koruma sağlar. "Geçitlerde" depolanan metal iletkenler, yarıiletken aygıt imalatında farklı katmanlar arasında elektrik temaslarının kurulmasında kullanılır. Battaniye metalizasyonu, cep telefonları için plastik kutular, katı ve esnek kondansatör elektrotları için elektrotlar ve radar "saman" için yüzeyler gibi yapılarda elektromanyetik parazit (EMI) ve radyo frekanslı parazit (RFI) koruması sağlamak için kullanılır.

Metal nitrit, karbid ve silisid filmler genellikle elektriksel olarak iletken (Si3N4 ve AlN önemli istisnalardır). Bazı uygulamalarda, bu refrakter materyallerin filmleri, malzemeler arasında difüzyon bariyeri sağlamak için kullanılır. Örneğin, yarıiletken metalizasyonda, alüminyum veya altın elektrot malzemesi, yüksek sıcaklık işlemi sırasında silikona yayılır. Metal elektrot yatırılmadan önce silikon yüzey üzerinde biriken iletken titanyum nitrür film difüzyonu önleyecektir. Kararlı, elektrik iletken, düzeltici olmayan, metal veya metal-silisid bileşiklerinin metal yarı iletken kontaklarının üretilmesi, yarıiletken cihaz imalatında önemli bir husustur. İnce film direnç malzemeleri olarak tantalum nitrit (TaN) gibi metal nitrürler kullanılır. Yüksek sıcaklıktaki oksitleyici atmosferlerde elektrot olarak krom trioksit (Cr203), kurşun oksit (PbO) ve rutenyum oksijen (RuO) gibi saydam olmayan elektrik iletken oksitler kullanılır.

Süperiletkenler, kritik sıcaklığın (Tc) altına sıfıra yakın elektrik direncine sahip olan malzemelerdir. Düşük Tc ([<] 10 Kelvin [K] 'den daha az) süper iletkenler çoğunlukla metallerdir. Tipik bir yüksek-Tc (> 50 K) süper iletken malzemesi, oksitler (yitriyum-bizmut-bakır [Y-Bi-Cu] oksitler, YBCO) karışımıdır. Yüksek T c süper iletken ince filmler çoğunlukla vakumlu vakumda lazerle ablasayla çöker.

Şeffaf Elektrik İletkenleri
İndiyum trioksit (In203), kalay dioksit (SnO2), çinko oksit (ZnO) ve bir indiyum oksit ve kalay oksit (ITO) gibi şeffaf iletken oksit filmleri, ısıtıcılar buz çözme pencereleri, ekranlardaki antistatik kaplamalar, düz panel ekranlardaki elektrotlar ve elektrokromik cihazlar ve hem esnek (dirençli ekran) hem de katı (kapasitif ekran) dokunmatik ekranlardaki elektrodlar. TCO filmleri için elektriksel özdirenç, "kare" başına 1,000 ohm'den iyi optik iletim ile kare başına 10 ohm'dan daha düşük farklılık gösterebilir.

Elektrik İzolatörleri
Elektrik izolasyonlu filmler iletken bileşenleri yarı iletken cihazlarda elektriksel olarak izole etmekte ve kapasitörler içinde dielektrik olarak kullanılmaktadır. Yaygın izolatör film malzemeleri, silikon dioksit (SiO2), alüminyum trioksit (Al203), tantal pentoksit (Ta2O5), silisyum nitrit (Si3N4) ve alüminyum nitrid (AlN) 'dir. Bir metal film ile bir yarı iletken arasına ince bir oksit filmi yerleştirmek, teknolojik olarak önemli olan metal oksit yarı iletken (MOS) cihazın oluşumuna izin verir. Isıl genleşme katsayısı düşük olan SiO 2 ' nin kalın kaplamaları rf sputter tortulaştırılabilir. Yalıtım katmanları olan SiO2, silikon nitrit (Si2N3) ve cam, yarı iletken işlemede kapsülleme ve yalıtım katmanları için PECVD ile yerleştirilir.

Optik Filmler
Optik filmler, genellikle çok tabakalı filmler ("yığınlar"), bir yüzeyin optik iletimini veya yansımasını etkileyen filmlerdir. Genellikle, yüksek (algermanyum [Ge], Si, TiO2, zirkonyum dioksit [ZrO2], Si03, seryum dioksit [CeO2] ve düşük (magnezyum florür [MgF2], SiO2) indekslerine sahip değişen materyal katmanları kırılma. Önemli bir uygulama, merceklerin üzerindeki yansıma önleyici (AR) kaplamalardır. Optik film yığınları optik filtreler olarak kullanılabilir. Nötr yoğunluk veya gri filtreler, tüm dalga boyları için ışık yoğunluğunu eşit derecede azaltır; geniş bant filtreleri, geniş bir dalga boyu aralığında radyasyon iletimini etkilerken dar veya monokromatik filtreler, çok dar bir dalga boyu bölgesi üzerinden iletimi etkiler. Geniş bantlı filtrelere bir örnek cıva buharlı lambanın yaydığı morötesi ışını (UV) "kesen" "kenar filtresi" dir. Dar bant filtrelerinin örnekleri, fotoğrafçılıkta ve projektörlerde kullanılan renk filtreleridir.

Bazı film yığınları, gözlem açısına (OVID) ilişkin bir renge sahip özel bir optik film türüdür. Bu filmler, hologram benzeri görüntülemeye izin verir. Bu OVID filmleri sahteciliği önlemek için güvenlik cihazları olarak kullanılmaktadır. Bu filmler, dekoratif filmler için kullanılan parazit renkli filmlerin ve toz haline getirildiğinde pigment olarak ortaya çıkan bir üründür.

Termal Kontrol Kaplamaları
Termal kontrol kaplamalarının pencereler üzerindeki bileşimi arzulanan nihai sonuçlara göre değişir. Nesne, güneş radyasyonunun pencereden içeri girmesini önlemekse, cam-Ti02-Cr-Ti02'den çok katmanlı bir film kullanılabilir (güneş kontrol kaplaması). Nesne ısıyı oda içinde tutmak için düşük sıcaklıkta kızılötesi radyasyonun% 85 ila% 95'ini odaya yansıtmak için ince bir gümüş film uygulanabilir (düşük E kaplaması). Böyle bir "çift E kaplaması", cam-ZnO-Ag- (Ti) -ZnO-Ag- (Ti) -ZnO-Ti02 dir. ZnO, antireflektif bir kaplama sağlar.

Güneş radyasyonunu (güneş absorpörleri) absorbe etmek, güneş radyasyonunu seçici olarak adsorbe etmek ve kızılötesi ışınımı (selektif güneş absorpörleri) yaymamak veya radyasyon ile soğutmayı arttırmak için yüksek bir emissiviteye sahip olmak için diğer termal kontrol kaplamaları türleri kullanılır. Termal bariyer kaplamaları, sıcak bir ortamdan alt tabakaya termal taşınmayı azaltmak için kullanılır. Uçak motoru türbin kanatlarında termal engelleyici kaplama olarak kalsiyum oksit (CaO), MgO veya Y2O3 ile stabilize olan zirkonyum oksit (ZrO2) kullanılır.

Reflektör Kaplamaları
Metal filmler reflektör yüzeyleri için yaygın olarak kullanılmaktadır. Gümüş, arka yüzey aynaları gibi korozyon problemi olmadığında sıklıkla kullanılır. Alüminyum, ön yüzey veya arka yüzey reflektörü olarak kullanılabilir. Genellikle, far reflektörleri gibi aluminize ön yüzey reflektörleri, koruyucu bir polimer film (üst kat) ile kaplanır. Görünürdeki (% 60) yansıtma oranı alüminyumun (>% 90) daha düşük olmasına rağmen, korozyon bir sorun olması durumunda ön yüzey reflektörlerinde kullanılır. Yansıtıcı filmler, video ve müzik depolaması için kompakt diskler, lamba reflektörleri ve otomobiller için dikiz aynaları gibi görsel aynalar gibi yaygın olarak karşılaşılan birçok uygulamada kullanılır. Bazı durumlarda, çok tabakalı optik filmlere benzer çok katmanlı filmler belirli dalga boylarını selektif olarak yansıtmak için kullanılır, diğerlerini değil. Örnekler, görünür ışınımı yansıtan ancak kızılötesi dalga boylarını yansıtmayan "soğuk aynalar" ve kızılötesi yansıtan ancak görünür değil "ısı aynaları" dır. Isı aynaları, halojen lambaların iç sıcaklığını yükseltmek için kullanılır. Soğuk aynalar, aktörler üzerindeki sahne aydınlatmasının ısısını azaltmak için kullanılır.

paketleme
Bariyer kaplamaları, kağıt ya da polimer film üzerinden su buharı iletim hızını (WVTR) ve oksijen iletim hızını (OTR) azaltmak için gıda ambalajı için esnek polimer filmler ve kağıt üzerinde kullanılır. En yaygın bariyer kaplama malzemesi alüminyumdur ve polimer film rulolarında (ağ) biriktirilir ve daha sonra ambalajı imal eden "dönüştürücüler" e verilir. Bazı durumlarda, metal kaplamalar bir yüzey üzerine çöktürülür ve daha sonra ambalaj filmine "aktarılır". Çoğu durumda şeffaf bariyer kaplamaları arzu edilir. Reaktif buharlaştırma ve PECVD ile SiO2-katmanları ve E-ışını birlikte buharlaştırma ile SiO2:% 30 Al2O3 kompozit kaplamaları saydam bariyer katmanları oluşturmak için kullanılır. Bileşik kaplama malzemesi, tek başına SiO 2 veya Al 2 O 3 biriktirilen malzemeden daha yoğun ve esnektir. Polimer helyum dolu balonlarda helyum kaybını azaltmak için alüminyum filmler kullanılır.

Dekoratif ve Dekoratif / Aşınma Kaplamaları
Tamamen dekoratif amaçlarla metalleştirme büyük bir pazardır. Uygulamalar, daha sonra balonlar ve etiketler gibi dekoratif kullanımlara dönüştürülen kaplama polimer ağlarından, spor kupaları, çinko kalıp dökümü ve kalıplı polimer dekoratif armatürler ve kozmetik kaplar gibi üç boyutlu nesnelerin metalleştirilmesine kadar değişir. Çoğu zaman bu kaplamalar yansıtıcı bir alüminyum kaplamadan oluşur ve bu kaplamanın pürüzsüz bir taban kaplaması üzerine biriktirilmesi, daha sonra kaplamanın istenen renk ve dokuya ve aynı zamanda aşınma ve aşınma direncine sahip olması için boyalı bir vernikle kaplanması gerekir.

Bazı uygulamalarda, kaplamanın dekoratif özelliklerine ilaveten, kaplamanın aşınmaya dayanıklı olması gerekir. Örneğin, titanyum nitrit (TiN) altın renklidir ve titanyum karbonitrid (TiC x N y ), bileşime bağlı olarak altından mor ve siyah renkte değişebilir. Zirkonyum nitrür (ZrN) pirinç rengine sahiptir ve pirinçten daha fazla aşınma ve çizilmeye karşı dirençlidir. Dekoratif / giyim kaplamaları kapı donanımı, sıhhi tesisat armatürleri, moda öğeleri, deniz donanımı ve benzeri diğer uygulamalarda kullanılır.

Sert ve Aşınmaya Dayanıklı Kaplamalar
Sert kaplamalar sıklıkla metalurjik kaplamalar olarak adlandırılır ve tribolojik bir kaplamanın türüdür. Sert kaplamalar, kesici takımların kesme verimliliğini ve çalışma ömrünü artırmak ve aşınmanın oluşabileceği uygulamalarda (örneğin, enjeksiyon kalıpları) kullanılan bileşenlerin boyut toleranslarını korumak için kullanılır. Buna ek olarak, kaplamalar, yüzeyler arasındaki hareket ya da agresif ortamlarda korozyon koruması ile yüksek sıcaklıkların oluştuğu bir difüzyon bariyeri görevi görebilir. Çeşitli sert kaplama malzemeleri sınıfları vardır. Bunlar arasında, iyonik olarak bağlanmış metal oksitler (Al2O3, ZrO2 ve Ti02), kovalent bağlı malzemeler (SiC, bor karbon [B4C], elmas, elmas benzeri karbon [DLC], TiC, AlN, CrC, karbür karbür, nitrür ve karbonitrid bileşik alaşımları ve kübik bor nitrür) ve bazı metal alaşımları (kobalt krom alüminyum itriyumu [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi) içerir. Bazı durumlarda, kaplamalar özellikleri birleştirmek üzere katlanabilir.

Sert kaplamalar, bilyeli rulmanlarda olduğu gibi, yorulmayı en aza indirmek için de kullanılır. Aşınmaya dirençli kaplamalar hafif veya periyodik bir yük bulunduğu yüzeylere de uygulanabilir. Örneğin çizilmeye karşı direnci artırmak için sert kaplamalar plastikler üzerine biriktirilir. Uygulamalar kalıplanmış plastik mercekler ve plastik uçak kanopileri üzerindedir. Bazı durumlarda, çizilme direncini arttırmak için SiO2 veya Al2O3 gibi aşınma kaplamaları cam gibi zaten sert yüzeylere uygulanabilir.

Elektriksel Aktif Filmler
Doped silikon filmler yarı iletken cihazlarda kullanılır ve bu filmler genellikle moleküler beam epitaxy (MBE) adı verilen çok sofistike bir PVD evaporasyon tekniği veya buhar faz epitaksiyumunun (CVD) CVD tekniği ile çöker. Güneş pilleri için amorf silikon, ağlar ve katı yüzeyler üzerinde PECVD ile biriktirilir. Bir voltaj uygulayarak optik iletimi değiştiren elektrokromik filmler, hareketli bir türün altındaki filmdeki hareketli türün difüzyonuna bağlıdır. Selenyum gibi bir filmin filmleri ışığa maruz kaldığında elektrikle şarj edilebilir. Bu filmler, fotokopi makineleri içinde toner tutmak için kullanılır.

Manyetik Depolama Ortamı
Manyetik malzemeler, manyetik alanı manyetize etmek, demanyetize etmek veya "geçiş" ne kadar zor olduğuna bağlı olarak "sert" veya "yumuşak" olarak sınıflandırılır. Verilerin sık sık değiştirildiği bellek depolama aygıtlarında, Permalloys (demir [Fe]:% 40 ila 80 Ni) ve Y 2 Fe 5 O 12 (granat) gibi yumuşak manyetik malzemeler kullanılır. Fe 3 O 4 , Co: Ni: tungsten [W], Co: renyum [Re], gadolinyum [Gd]: Co ve Gd: terbiyum [Tb]: Fe gibi sert manyetik malzemeler, daha kalıcı kayıt ortamlarında ses kasetleri olarak. Depolama alanları olarak hareket eden manyetik alanları tanımlamak için çeşitli teknikler kullanılır.

Korozyona Karşı Koruyucu Kaplamalar
Agresif bir kimyasal çevreden koruma çeşitli şekillerde başarılabilir. Yüzey, ortamla reaksiyona girdikten sonra veya altta yatan materyali korumak için kurban olarak çıkarılacak olan bir materyal ile inert bir materyal ile veya koruyucu bir yüzey oluşturan bir materyal ile kaplanabilir. Birçok kimyasal ortamda tantal, platin ve karbon inerttir. Örneğin, karbon kaplamaları, uyum sağlamak için insan vücuduna implante edilen metallerde kullanılır. Uzay endüstrisinde parçaları, temas halinde bulunan benzer olmayan malzemelerin galvanik korozyonunu önlemek için PVD iyon buharı birikimi (IVD) yöntemi ile alüminyum kaplanır.

Krom, alüminyum, silikon ve MCrAlY (burada M, Ni, Co, Fe) alaşımları, oksijen ile reaksiyona girerek yüzey üzerinde tutarlı bir koruyucu oksit tabakası oluşturacaktır. Metal iyonları (Fe, Cu), oksit yoluyla oksijenden daha hızlı dağılırsa, yüzeyde kalın bir oksit oluşur. Oksijen metal iyonlarına (Al, Si, Ti, Zr-"valf" metalleri) kıyasla oksit yoluyla daha hızlı difüze oluyorsa, arayüzde oksidasyon oluşacak ve ince bir oksit oluşacaktır. MCrAlY alaşımlı kaplamalar uçak motoru türbin kanatlarında koruyucu kaplamalar olarak kullanılır. Kadmiyum, alüminyum ve Al: Zn alaşımları çelik üzerinde galvanik kurban kaplamalar olarak kullanılırlar. Vakum kadmiyum ("vac cad") kaplama, vakum biriktirme işlemi kullanıldığında yüksek mukavemetli çeliğin hidrojen gevrekleşmesi ihtimalinin bulunmaması nedeniyle galvanik kadmiyum üzerinde bir avantaja sahiptir.

Katı Film Yağları / Düşük Sürtünmeli Kaplamalar
NASA vakumla depolanan ince film katı yağlayıcıların kullanımına öncülük etti. Yağlayıcılar iki tiptir: gümüş ve kurşun gibi düşük kesmeli metal yağlayıcılar ve molibden disülfür (MoS2) gibi laminar kesme bileşik malzemeleri. Düşük kesimli metal yağlayıcılar, X-ışını tüplerinde dönen anotlar gibi yüksek torklu uygulamalarda kullanılır. Düşük kesmeli bileşik malzemeler vakumda mekanik yatak uygulamalarında ve yağlayıcı "sürünme" nin bir problem olabileceği durumlarda kullanılır. Yağlama için sadece çok ince bir film gerektiği için, yağlayıcı filmin uygulanması önemli boyut değişiklikleri ile sonuçlanmaz. Mekanik temas uygulamalarında aşınmayı azaltmak için metal içeren karbonun düşük sürtünmeli kaplamaları (Me-C) kullanılır

Bağımsız Yapılar
Bağımsız yapılar, bir yüzeye (mandrel) bir kaplamanın yerleştirilmesi, daha sonra kaplamanın mandrel yüzeyinden ayrılması veya mandrelin çözülmesi ile yapılabilir. Bu teknik, çok ince yapıların, kompleks yüzeylerin veya yuvarlanarak deformasyonu zor olan folyoların veya levhaların imalinde yararlıdır. Örnekler, X-ışını iletimi için kullanılan berilyum pencereler, yüksek frekanslı ses hoparlörleri için bor ince duvarlı koniler ve Ti-V-Al metal alaşım folyolarıdır. Nispeten yeni bir uygulama, çok küçük yapıların birikim ve aşındırma işlemleri kullanılarak imal edildiği mikroelektromekanik sistemler (MEMS) cihazlarının üretilmesidir.

Elektrokaplama için Temel Katlar
Hızlı oksit oluşumu nedeniyle elektrokaplaması zor olan malzemeler PVD prosesleri ile yapışkan bir baz kaplamaya ve daha sonra da elektroliz ile kaplanan kaplamaya sahip olabilir. Örnekler, titanyum, uranyum ve zirkonyum üzerine kaplama olup, burada nikel veya bakır gibi bir materyalin bir taban kaplaması, elektrolitik kaplama oluşturulmadan önce bir PVD prosesi ile uygulanır.

Polimer Filmler
Vakumda organik ve inorganik polimer filmlerin biriktirilmesine olan ilgi artmaktadır. Bu filmler, monomeri polimerize etmek için veya monomerin plazma polimerizasyonu ile takip eden bir monomerin yoğunlaştırılması, ardından E-kirişi veya UV ile sertleştirilmesi suretiyle oluşturulabilir. Monomer öncüsü sıklıkla hidrojen, klor veya flor içeren bir karbon, silikon veya bor bazlı polimer materyali üretebilir. Flor içeren filmler hidrofobik yüzeyler oluşturmak için kullanılır.

Bizimle temasa geçin
İlgili kişi : Ms. ZHOU XIN
Faks : 86-21-67740022
Kalan karakter(20/3000)