Vakum Kaplama Uygulamaları

Shanghai Royal Technology, beklenen özelliklere sahip filmler elde etmek için çeşitli alt yüzeylere PVD, PECVD ve PAPVD vakum kaplama çözümleri sunma konusunda foucs

1. plastik PVD sert krom işlemi, Cr6 + galvanik çözüm yerine PVD krom kaplama,

2. seramik levhalar üzerinde DPC doğrudan kaplama bakır (Al2O3, AlN),

3. Hidrojen Yakıt Hücresi Aracı PECVD prosesi ile moudule film birikimi,

4. X-Ray yüksek görüntüleme için termal buharlaştırma işlemi ile CsI yüksek vakumlu metalize;

5. ZrN altın, TiN altın TiAlN, TiAlC, ZrCN, CrC, paslanmaz çelik, cam, seramik, pirinç, çinko alaşımı, alüminyum alaşım, ABS malzeme ürünleri üzerinde CrCN gibi dekoratif kaplama.

6. Ürünlerde C60 Fullerene birikimi.

Daha fazla uygulama geliştirmek için daha fazla Ar-Ge kuruluşuyla işbirliği yapmayı hedefliyoruz.

Giriş

Vakum, gaz basıncının ortamdan daha az olduğu bir ortamdır. Bir plazma, kayda değer elektrik iletkenliği için yeterli iyon ve elektronun bulunduğu gaz halindeki bir ortamdır. Vakumlu kaplama, bir filmin veya bir kaplamanın bir vakum (veya düşük basınçlı plazma) ortamında biriktirilmesidir. Genel olarak, bu terim, atomları (veya molekülleri) fiziksel buhar biriktirme (PVD) veya düşük basınçlı kimyasal buhar biriktirme (LP-CVD) işlemleri veya plazma ile güçlendirilmiş CVD (PECVD) gibi bir kerede depolayan süreçlere uygulanır. PVD işlemlerinde, biriken malzeme katı veya sıvı bir yüzeyin buharlaşmasından kaynaklanır. CVD işlemlerinde, biriken malzeme, çoğunlukla sıcak bir yüzey üzerinde, indirgeme veya termal ayrıştırma ile ayrışan bir kimyasal buhar öncüsü türünden gelir.

Bazı durumlarda, biriktirilen materyal, bir oksit, bir nitrür, karbür veya bir karbonitrid gibi bir bileşik malzemenin bir filmini oluşturmak için gaz ortamına veya bir kodlanmış türle reaksiyona girer. CVD işleminde, buhar fazında kimyasal buhar prekürsörünü parçalamak için bir plazmanın kullanılması, ayrışma veya indirgeme işlemlerinin, yalnız termal aktivasyondan daha düşük sıcaklıklarda ilerlemesine izin verir. PECVD, öncül buharın esas olarak plazmada ayrıştırıldığı PVD işleminde kullanılan düşük basınçta (düşük basınçlı PECVD, LP-PECVD) yapılabilir. Bazı durumlarda, PVD ve LP-PECVD'nin bir hibrid biriktirme işlemi, alaşımları, kompozitleri veya bileşikleri biriktirmek için kullanılır. Bir örnek, karbonun asetilen gibi bir kimyasal buhar prekürsöründen geldiği metal karbonitridler; azot bir gazdan gelir; ve metal, katı veya sıvı bir yüzeyin buharlaşmasından, püskürtülmesinden veya ark buharlaşmasından kaynaklanır.

Elektrik İletken Filmler

Metal filmler en yaygın elektrik iletken filmlerdir. Metal filmler "battaniye" metalleşmeleri olarak kullanılabilir veya biriktirme sırasında substratı maskeleyerek veya sonraki fotolitografik aşındırma işlemleriyle ayrık iletken hatlar halinde ("şeritler") oluşturulabilir. İletken hatları, hibrit mikrodevre teknolojisinde ve yarı iletken cihazların üretiminde kullanılmaktadır. Çoğu zaman, elektrik iletkenleri, her tabakanın bir fonksiyona sahip olduğu çok katmanlı filmlerdir (yığınlar). Örneğin, iletken film yığını bileşime sahip olabilir: cam-Ti-Pd-Cu-Au. Titanyum (Ti) "yapıştırıcı" tabakadır, paladyum (Pd) korozyon direnci sağlar, bakır (Cu) bir elektrik iletkendir ve altın (Au) korozyon koruması sağlar. "Vias" daki depolanmış metal iletkenler, yarı iletken cihaz imalatında farklı katmanlar arasında elektriksel bağlantıların kurulmasında kullanılır. Battaniye metalizasyonu, cep telefonları için plastik kutular, rijit ve esnek kapasitör elektrotları için elektrotlar ve radar "chaff" için yüzeyler gibi yapılar üzerinde elektromanyetik girişim (RFI) ve radyo frekansı girişim (RFI) sağlamak için kullanılır.

Metal nitrür, karbür ve silis filmleri genellikle elektriksel olarak iletkendir (Si3N4 ve AlN önemli istisnalardır). Bazı uygulamalarda, bu refrakter malzemelerin filmleri, materyaller arasında difüzyon engelleri sağlamak için kullanılır. Örneğin, yarı iletken metalizasyonda, alüminyum veya altın elektrot malzemesi yüksek sıcaklıkta işleme sırasında silikonun içine yayılacaktır. Metal elektrotun çökeltilmesinden önce silikon yüzeyi üzerinde biriktirilen elektriksel olarak iletken titanyum nitrit film difüzyonun önüne geçecektir. Metallerin veya metal-silis bileşiklerinin stabil, elektriksel olarak iletken olmayan, düzeltici, metal yarı iletken kontaklarının oluşturulması, yarı iletken cihaz imalatının önemli bir yönüdür. İnce film direnç malzemeleri olarak tantal nitrür (TaN) gibi metal nitrürler kullanılır. Yüksek sıcaklıkta oksitleyici atmosferlerde, elektrotlar olarak, krom trioksit (Cr ₂ O ₃ ), kurşun oksit (PbO) ve rutenyum oksijeni (RuO) gibi transparan olmayan elektriksel olarak iletken oksitler kullanılır.

Süperiletkenler, bazı kritik sıcaklıkların (Tc) altında sıfır elektrik direncine yakın olan malzemelerdir. Düşük Tc (daha düşük [<10] [Kelvin] süperiletkenler genellikle metaldir. Tipik bir yüksek Tc ([> 50 K'den büyük) süperiletken malzeme, oksitlerin (itriyum bizmut-bakır [Y-Bi-Cu] oksitleri, YBCO) bir karışımıdır. Yüksek-Tc süperiletken ince filmler genellikle vakumda lazer ablasyonu ile depolanır.

Şeffaf Elektrik İletkenleri
İndiyum trioksit (In ₂ O ₃ ), kalay dioksit (SnO ₂ ), çinko oksit (ZnO) ve bir indiyum oksit ve kalay oksit (ITO) gibi saydam iletken oksit (TCO) filmleri, ısıtıcılar gibi çok sayıda uygulamaya sahiptir. buz çözme için pencereler, ekranlarda antistatik kaplamalar, düz panel ekranlar ve elektrokromik cihazlar üzerindeki elektrotlar ve esnek (rezistif ekran) ve sert (kapasitif ekran) dokunmatik ekranlarda elektrotlar. TCO filmleri için elektriksel direnç, "kare" başına 1.000 ohm'dan daha iyi bir optik iletime sahip kare başına 10 ohm'dan daha azına kadar değişebilir.

Elektrik İzolatörleri
Elektriksel olarak yalıtıcı filmler, iletken bileşenleri yarı iletken cihazlarda elektriksel olarak yalıtmak için ve kondansatörler içinde bir dielektrik olarak kullanılır. Ortak izolatör film malzemeleri silikon dioksit (Si02), alüminyum trioksit (Al ₂ O ₃ ), tantal pentoksit (Ta205), silisyum nitrür (Si ₃ N4) ve alüminyum nitrür (AlN) 'dir. Bir metal film ve bir yarı iletken arasında ince bir oksit filmin yerleştirilmesi, teknolojik olarak önemli metal-oksit-yarı iletken (MOS) cihazının oluşumuna izin verir. Düşük termal genleşme katsayısına sahip olan SiO _2'nin kalın kaplamaları rf sputter biriktirilebilir. SiO ₂ , silikon nitrür (Si2N3) ve camın izolasyon katmanları, yarı iletken işlemede kapsülleme ve yalıtım katları için PECVD tarafından biriktirilir.

Optik Filmler
Optik filmler, genellikle çok katmanlı filmler ("yığınlar"), bir yüzeyin optik iletimini veya yansımasını etkileyen filmlerdir. Bunlar genellikle yüksek (germanyum [Ge], Si, Ti02, zirkonyum dioksit [ZrO2], SiO, seryum dioksit [CeO2]) ve düşük (magnezyum florür [MgF2], Si02) indekslerine sahip olan malzeme katmanlarıdır. kırılma Önemli bir uygulama, lenslerdeki yansıma önleyici (AR) kaplamalardır. Optik film yığınları optik filtreler olarak kullanılabilir. Nötr yoğunluk veya gri filtreler, tüm dalga boylarında eşit olarak ışık yoğunluğunu azaltır; geniş bant filtreler geniş bir dalga boyu aralığında radyasyon iletimini etkiler, dar veya monokromatik filtreler ise çok dar bir dalga boyundaki bölgedeki iletimi etkiler. Geniş bantlı filtrenin bir örneği, bir civa buharlı lambanın yaydığı ultraviyole (UV) "kesen" bir "kenar filtresi" dir. Dar bantlı filtrelerin örnekleri, fotoğraf ve projektörlerde kullanılan renk filtreleridir.

Bazı film yığınları, gözlem açısına (OVID) bağlı bir renge sahip özel bir optik film türüdür. Bu filmler holografik görüntülemeye izin veriyor. Bu OVID filmler, sahteciliği önlemek için güvenlik cihazları olarak kullanılır. Bu filmler, dekoratif filmler için kullanılan enterferans-renkli filmlerin ve toz haline getirildiğinde, pigmentler olarak ortaya çıkmaktadır.

Termal Kontrol Boyaları
Pencerelerdeki termal kontrol kaplamalarının bileşimi istenen nihai sonuca göre değişir. Nesne, güneş ışınımının pencereden girmesini engellemekse, çok tabakalı bir cam-TiO ₂ -Cr-TiO ₂ filmi (güneş kontrol kaplaması) kullanılabilir. Nesne odadaki ısıyı tutmaksa, düşük sıcaklıklı kızılötesi radyasyonun% 85 ila% 95'ini odaya geri dönüştürmek için ince bir gümüş film kullanılabilir (düşük E kaplama). Böyle bir "çift-E kaplama", cam-ZnO-Ag- (Ti) -ZnO-Ag- (Ti) -ZnO-Ti02'dir. ZnO antireflektif bir kaplama sağlar.

Diğer türlerde termal kontrol kaplamaları, güneş ışınımını (solar emiciler) absorbe etmek, güneş radyasyonu selektif olarak adsorbe etmek ve kızılötesi radyasyon (selektif solar emiciler) yaymamak ya da radyasyonu soğutmak için yüksek emisiviteye sahip olmak için kullanılır. Termal bariyer kaplamaları, sıcak bir ortamdan alt tabakaya termal taşınımı azaltmak için kullanılır. Kalsiyum oksit (CaO), MgO veya Y ₂ O ₃ ile stabilize edilen zirkonyum oksit (ZrO ₂ ), uçak motoru türbin kanatlarında termal bariyer kaplama olarak kullanılır.

Reflektör Kaplamaları
Metal filmler reflektör yüzeyler için yaygın olarak kullanılmaktadır. Gümüş, çoğu zaman arka yüzey aynaları gibi korozyon sorun olmadığı zaman kullanılır. Alüminyum, ön yüzey veya arka yüzey reflektörü olarak kullanılabilir. Çoğu zaman, far reflektörleri gibi alüminize ön yüzey reflektörleri, koruyucu bir polimer film (üst kaplama) ile kaplanmıştır. Krom, görünürdeki (% 60) yansıtma oranı alüminyumdan (>% 90) daha az olsa bile, korozyon bir sorun olduğunda ön yüzey reflektörlerde kullanılır. Reflektör filmler, video ve müzik depolama için kompakt diskler, lamba reflektörleri ve otomobiller için dikiz aynası gibi görsel aynalar gibi yaygın olarak karşılaşılan birçok uygulamada kullanılmaktadır. Bazı durumlarda, çok katmanlı optik filmlere benzer çok tabakalı filmler, belirli dalga boylarını seçici olarak yansıtmak için kullanılır, diğerleri değil. Örnekler, görünür radyasyonu yansıtan "kızılötesi aynalar", fakat kızıl ötesi dalga boylarını ve kızıl ötesi yansıtan "ısı aynalarını" değil görünür olanı yansıtır. Halojen lambaların iç sıcaklığını yükseltmek için ısı aynaları kullanılır. Soğuk aynalar, aktörlerde sahne aydınlatmasının ısısını azaltmak için kullanılır.

paketleme
Bariyer kaplamalar, esnek polimer filmlerde ve kağıt veya polimer film boyunca su buharı iletim oranını (WVTR) ve oksijen iletim oranını (OTR) azaltmak için gıda ambalajı için kağıt üzerinde kullanılır. En yaygın bariyer kaplama malzemesi, polimer film (ağ) ruloları üzerine biriktirilen, daha sonra ambalajı imal eden "dönüştürücüler" e tedarik edilen alüminyumdur. Bazı durumlarda, metal kaplamalar bir yüzey üzerinde biriktirilmekte ve daha sonra ambalaj filmine "aktarılmaktadır". Saydam bariyer kaplamalar birçok durumda istenir. SiO _2-x katmanları, reaktif buharlaşma ve PECVD ve E-ışınlarının birlikte buharlaştırılması ile SiO ₂ : 30% Al ₂ O ₃ kompozit kaplamaları şeffaf bariyer tabakaları oluşturmak için kullanılır. Kompozit kaplama malzemesi, tek başına Si02 veya Al203 biriktirilmiş malzemeden daha yoğun ve esnektir. Helyum kaybını azaltmak için, alüminyum filmler polimer helyum dolu balonlarda kullanılır.

Dekoratif ve Dekoratif / Aşınma Kaplamaları
Kesinlikle dekoratif amaçlı metalizasyon büyük bir pazardır. Uygulamalar, daha sonra spor kupaları, çinko döküm ve kalıplanmış polimer dekoratif fikstürler ve kozmetik kaplar gibi üç boyutlu malzemelerin metalize edilmesine yönelik kaplama polimer ağlarından (daha sonra balonlar ve etiketler gibi dekoratif kullanımlara dönüştürülür) göre değişir. Genellikle bu kaplamalar, düzgün bir taban kaplaması üzerinde biriktirilmiş, daha sonra kaplamaya istenen renk ve dokuyu vermek ve ayrıca aşınma ve aşınma direncini vermek üzere boyanmış bir lake ile kaplanmış bir yansıtıcı alüminyum kaplamadan oluşur.

Bazı uygulamalarda, kaplamanın dekoratif yönlerine ek olarak, kaplamanın aşınmaya dayanması gerekmektedir. Örneğin, titanyum nitrit (TiN) altın renklidir ve titanyum karbonitrid (TiC _x Ny), bileşime bağlı olarak altından mor ila siyaha kadar değişebilir. Zirkonyum nitrür (ZrN) pirinç rengine sahiptir ve pirinçten çok daha fazla aşınma ve çizilmeye karşı dayanıklıdır. Dekoratif / aşınan kaplamalar kapı donanımı, sıhhi tesisat armatürleri, moda ürünleri, deniz donanımı ve diğer benzeri uygulamalarda kullanılır.

Sert ve Aşınmaya Dayanıklı Kaplamalar
Sert kaplamalar genellikle metalurjik kaplamalar olarak adlandırılır ve bir tür tribolojik kaplamadır. Sert kaplamalar, kesme aletlerinin kesme verimliliğini ve çalışma ömrünü arttırmak ve enjeksiyon kalıpları gibi aşınmanın meydana gelebileceği uygulamalarda kullanılan bileşenlerin boyutsal toleranslarını korumak için kullanılır. Ayrıca kaplamalar, agresif ortamlarda yüzeyler arasında hareket veya korozyon koruması yoluyla yüksek sıcaklıkların üretildiği bir difüzyon bariyeri olarak işlev görebilir. Sert kaplama malzemelerinin çeşitli sınıfları vardır. Bunlar şunları içerir: iyonik olarak bağlı metal oksitler (Al ₂ O ₃ , ZrO ₂ ve TiO ₂ ), kovalent olarak bağlanmış malzemeler (SiC, bor karbonu [B4C], elmas, elmas benzeri-karbon [DLC], TiC, AlN, CrC, karışık karbür, nitrür ve karbonitrür bileşik alaşımları ve kübik bor nitrür) ve bazı metal alaşımları (kobalt krom alüminyum itriyum [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi). Bazı durumlarda kaplamalar özellikleri birleştirmek için katmanlanabilir.

Sert kaplamalar, bilyeli yataklarda olduğu gibi, yorulma aşınmasını en aza indirmek için de kullanılır. Aşınmaya dayanıklı kaplamalar, hafif veya periyodik bir yükün olduğu yüzeylere de uygulanabilir. Örneğin çizilmeye karşı direncini arttırmak için sert kaplamalar plastikler üzerinde biriktirilir. Uygulamalar kalıplanmış plastik lensler ve plastik uçak kanopileri üzerindedir. Bazı durumlarda çizilme direncini arttırmak için SiO ₂ veya Al ₂ O ₃ gibi aşınma kaplamaları, cam gibi zaten sert yüzeylere uygulanabilir.

Elektrik Aktif Filmler
Katkılı silikon filmler yarı iletken cihazlarda kullanılır ve bu filmler genellikle moleküler ışın epitaksi (MBE) adı verilen çok sofistike bir PVD buharlaştırma tekniği veya bir buhar fazlı epitaksi (VPE) CVD tekniği ile depolanır. Güneş hücreleri için amorf silikon, ağlar ve sert alt tabakalar üzerinde PECVD ile çökeltilir. Bir voltajın uygulanması üzerine optik iletimi değiştiren elektrokromik filmler, filmdeki bir mobil türün bir elektrik alanı altında yayılmasına bağlıdır. Selenyum gibi bir malzemenin filmleri ışığa maruz kaldıklarında elektriksel olarak yüklenebilir. Bu filmler, fotokopi makinelerinde toneri tutmak için kullanılır.

Manyetik Depolama Ortamı
Manyetik malzemeler manyetik alanı manyetize etmek, manyetikleştirmek veya "değiştirmek" ne bağlı olarak "sert" veya "yumuşak" olarak sınıflandırılır. Permalloys (demir [Fe]:% 40 ila 80 Ni) ve Y ₂ Fe ₅ O ₁₂ (granat) gibi yumuşak manyetik malzemeler, verilerin sık sık değiştirildiği bellek depolama cihazlarında kullanılır. Fe ₃ O ₄ , Co: Ni: tungsten [W], Co: renyum [Re], gadolinyum [Gd]: Co ve Gd: terbium [Tb] gibi sert manyetik materyaller: Fe gibi daha kalıcı kayıt ortamlarında kullanılır ses kasetleri olarak. Depolama siteleri olarak işlev gören manyetik alanları tanımlamak için çeşitli teknikler kullanılır.

Korozyon Koruyucu Kaplamalar
Agresif bir kimyasal ortamdan korunma çeşitli yollarla gerçekleştirilebilir. Yüzey, inert bir materyalle veya çevre ile reaksiyona girdikten sonra koruyucu bir yüzey oluşturan bir materyalle veya altta yatan materyali korumak için kurban olarak çıkarılacak bir malzeme ile kaplanabilir. Tantal, platin ve karbon birçok kimyasal ortamda etkisizdir. Örneğin, uyum sağlamak için insan vücuduna implante edilen metaller üzerinde karbon kaplamalar kullanılır. Havacılık endüstrisinde parçalar, temas halindeki benzer olmayan malzemelerin galvanik korozyonunu önlemek için iyon buhar biriktirme (IVD) PVD işlemi ile alüminyum kaplanır.

Krom, alüminyum, silikon ve MCrAlY (M'nin Ni, Co, Fe olduğu) alaşımları, yüzeyde koherent bir koruyucu oksit tabakası oluşturmak için oksijen ile reaksiyona girecektir. Metal iyonları (Fe, Cu) oksitten daha fazla oksijen yayıyorsa, yüzeyde kalın bir oksit oluşacaktır. Oksijen içerisindeki oksijenden daha hızlı yayılırsa (Al, Si, Ti, Zr - "valf" metalleri), arayüzde oksidasyon gerçekleşecek ve ince bir oksit oluşacaktır. MCrAlY alaşım kaplamaları, uçak motoru türbin kanatlarında koruyucu kaplama olarak kullanılır. Kadmiyum, alüminyum ve Al: Zn alaşımları çelik üzerinde galvanik kurban kaplama olarak kullanılır. Vakumlu kadmiyum ("vac cad") kaplama, vakumlu çökeltme işlemi kullanıldığında, yüksek mukavemetli çeliğin hidrojen gevrekliği olasılığının bulunmaması nedeniyle, elektrolizli kadmiyuma göre avantajlıdır.

Katı Film Yağları / Düşük Sürtünme Kaplamaları
NASA, vakumlu ince film katı yağlayıcıların kullanımına öncülük etti. Yağlayıcılar iki tiptir: gümüş ve kurşun gibi düşük kesimli metal yağlayıcılar ve molibden disülfür (MoS ₂ ) gibi laminar kesimli bileşik malzemeler. Düşük kesimli metal yağlayıcılar, X-ışını tüplerinde dönen anotlar gibi yüksek torklu uygulamalarda kullanılır. Düşük kesimli bileşik malzemeler, vakumlu mekanik uygulamalarda ve yağlama maddesinin "sünme" nin bir sorun olabileceği yerlerde kullanılır. Yağlama için sadece çok ince bir film gerektiğinden, yağlayıcı filmin uygulanması boyutlarda önemli değişikliklere neden olmaz. Metal temaslı karbonun (Me-C) düşük sürtünmeli kaplamaları, mekanik temas uygulamalarındaki aşınmayı azaltmak için kullanılır

Bağımsız Yapıları

Bağlantısız yapılar bir kaplamanın bir yüzeye (mandrel) yerleştirilmesi, ardından kaplamanın mandrel yüzeyinden ayrılması veya mandrelin çözülmesiyle yapılabilir. Teknik, çok ince yapıların, karmaşık yüzeylerin veya haddeleme ile deforme edilmesi zor malzemelerin veya tabakaların imal edilmesi için yararlıdır. Örnekler X-ışını iletimi için kullanılan berilyum pencereleri, yüksek frekanslı ses hoparlörleri için bor ince duvarlı koniler ve Ti-V-Al metal alaşımlı folyolardır. Nispeten yeni bir uygulama, çok küçük yapıların çökeltme ve gravür işlemleriyle imal edildiği mikroelektromekanik sistemler (MEMS) cihazlarının üretilmesidir.

Elektrokaplama için Temel Katlar
Hızlı oksit oluşumu nedeniyle elektroliz edilmesi zor olan malzemeler, PVD prosesleri ve ardından elektrodepozisyon ile oluşturulan kaplama ile uygulanan yapışan bir taban kaplamasına sahip olabilir. Örnekler, titanyum, uranyum ve zirkonyum üzerinde, nikel veya bakır gibi bir malzemenin bir taban kaplamasının, elektroliz kaplama yapılmadan önce bir PVD işlemi ile uygulandığı kaplamalardır.

Polimer Filmler
Vakumda organik ve inorganik polimer filmlerin biriktirilmesine artan ilgi vardır. Bu filmler bir monomerin yoğunlaştırılması, ardından monomeri polimerize etmek için E-ışını veya UV ile sertleştirme veya monomerin plazma polimerizasyonu ile oluşturulabilir. Monomer öncüsü, genellikle hidrojen, klor veya flor içeren bir karbon, silikon veya bor bazlı polimer malzeme verebilir. Flor içeren filmler hidrofobik yüzeyler oluşturmak için kullanılır.

------------------------------------------- Yazı Donald M. Mattoks, Yönetim Plus, Inc