Tómarúmhúðunartækni, skammstafað sem PVD, er tækni sem notar eðlisfræðilegar aðferðir til að gufa upp yfirborð efnisgjafa í frumeindir, sameindir eða jónir við lofttæmisaðstæður og setja þunnri filmu með ákveðna sérstaka virkni á yfirborð undirlagsins. Húðunartækni tómarúmhúðunarbúnaðar er aðallega skipt í þrjá flokka: gufuútfellingu, sputtering og jónhúðun. Það eru þrjár gerðir af uppgufunarhúðunartækni: uppgufun viðnáms, uppgufun rafeindageisla og uppgufun með örvunarhitun.
Það eru þrjár meginstefnur fyrir húðunartækni í lofttæmihúðunarbúnaði: uppgufunarhúðunartækni, jónahúðunartækni og segulsviðsúðunarhúðunarbúnaður. Hver húðunartækni hefur sína kosti og galla og mismunandi undirlag og skotmörk eru húðuð með mismunandi húðunartækni.
Viðnámsuppgufunarhúðunartækni samþykkir uppgufunarhúðunartækni uppgufunargjafa viðnámshitunar, sem er almennt notuð til að gufa upp efni með lágt bræðslumark eins og ál, gull, silfur, sinksúlfíð, magnesíumflúoríð, krómtríoxíð osfrv. Hitaviðnám eru almennt gerðar úr wolfram, mólýbdeni, tantal, osfrv. Einstakir kostir, einföld uppbygging og lítill kostnaður. Ókostur: Efnið er hætt við að bregðast við deiglunni, sem hefur áhrif á hreinleika þunnu filmunnar, og getur ekki gufað upp hábræðslumark þunnra filma; Lágur uppgufunarhraði.
Uppgufun viðnámshúðun rafeindageislauppgufun er tækni sem notar háhraða rafeindageislahitun til að gufa upp og gufa upp efni og þéttist síðan í filmu á yfirborði undirlags. Orkuþéttleiki rafeindageislavarmagjafans getur náð 104-109w/cm2 og getur farið yfir 3000 gráður. Það getur gufað upp málma með háum bræðslumarki eða rafræn efni eins og wolfram, mólýbden, germaníum, SiO2, AL2O3 osfrv.
Meginreglan um uppgufun rafeindageisla er sú að í miklu lofttæmi umhverfi sprengja háorku rafeindir frá rafeindabyssu yfirborð markefnis undir áhrifum raf- og segulsviða og breyta hreyfiorku í varmaorku. Markefnið hitnar, bráðnar eða gufar beint upp og setur þunn filmu á yfirborð undirlagsins.
Það eru tvenns konar gufuútfellingargjafar fyrir rafeindageislahitun: beinbyssu rafeindabyssur og rafeindabyssur af rafeindagerð (einnig hringlaga). Rafeindageislinn er gefinn út frá upptökum og fókusaður og sveigður með segulsviðsspólu til að sprengja og hita filmuefnið. Kostir þess eru meðal annars getu til að gufa upp hvaða efni sem er, hár hreinleiki filmunnar, bein virkni á yfirborði efnisins og mikil hitauppstreymi. Ókostir rafeindabyssu eru flókin uppbygging, hár kostnaður, auðvelt niðurbrot efnasambanda við útfellingu og efnafræðilegt ójafnvægi.
Uppgufun með innleiðsluhitun er tækni sem notar hátíðni rafsegulsviðsvirkjunarhitun til að gufa upp og gufa upp efni og þétta þau í filmu á yfirborði undirlags. Kostir þess eru meðal annars mikil uppgufunarhraði, sem getur verið um það bil 10 sinnum hærri en viðnámsuppgufunargjafa. Hitastig uppgufunargjafans er stöðugt, sem gerir það minna tilhneigingu til að skvetta. Hitastig deiglunnar er lágt og deigluefnið hefur minni himnuflóð. Ókostir þess eru meðal annars þörf á að verja uppgufunarbúnaðinn, hár kostnaður og flókinn búnaður.
Þrátt fyrir að meginreglur þessara þriggja uppgufunarhúðunartækni fyrir tómarúmhúðunarbúnað séu þær sömu, nota þær allar háhita uppgufun til að gufa upp efni til húðunar. Hins vegar er umhverfið sem þau eru notuð í mismunandi og húðunarefnin og undirlagið hafa einnig mismunandi kröfur.
Hátíðni virkjunarhitun uppgufun er ferlið við að setja deiglu sem inniheldur húðunarefni í miðju hátíðni spíralspólu, sem veldur því að húðunarefnið myndar sterka hvirfilstrauma og hysteresis áhrif undir framköllun hátíðni rafsegulsviðs, sem veldur við hitun filmulagsins þar til það gufar upp og gufar upp. Uppgufunargjafinn samanstendur almennt af vatnskældri hátíðnispólu og grafít- eða keramikdeiglu (magnesíumoxíð, áloxíð, bóroxíð osfrv.). Hátíðni aflgjafinn notar tíðni frá 10.000 til nokkur hundruð þúsund hertz, með inntaksafli nokkurra til nokkur hundruð kílóvött. Því minna sem rúmmál himnuefnis er, því hærri er innleiðslutíðni. Induction spólutíðni er venjulega framleidd með vatnskældum koparrörum. Ókosturinn við uppgufunaraðferð með hátíðni örvunarhitun er að það er ekki auðvelt að fínstilla inntaksaflið. Það hefur eftirfarandi kosti:
1. Hátt uppgufunarhraði:
2. Hitastig uppgufunargjafans er einsleitt og stöðugt, og það er ekki auðvelt að framleiða skvettu á húðunardropa
3. Einu sinni hleðsla uppgufunargjafa, hitastýring er tiltölulega auðveld og aðgerðin er einföld.
Kostir magnetron sputtering húðunartækni eru sem hér segir
1. Hátt setfall. Vegna notkunar á háhraða segulrónu rafskautum er hægt að fá stóran jónastraum sem bætir útfellingarhraða og sputterhraða þessa húðunarferlis í raun. Í samanburði við önnur sputtering húðunarferli hefur segulómsputtering mikla framleiðslugetu og framleiðsla og er mikið notuð í ýmsum iðnaðarframleiðslu.
2. Hár orkunýtni. Magnetron sputtering miðar velja almennt spennu á bilinu 200V-1000V, venjulega 600V, vegna þess að 600V spennan er rétt innan hæsta skilvirkasta sviðs orkunýtni.
Lítil sputterorka. Lágspennan sem sett er á segulómmarkmiðið og segulsviðið takmarkar plasmaið nálægt bakskautinu, sem getur komið í veg fyrir að háorkuhlaðnar agnir komist á undirlagið.
3. Hitastig undirlagsins er lágt. Hægt er að nýta rafeindirnar sem myndast við rafskautafhleðslu án þess að þörf sé á undirlagsstuðningi jarðtengingu, sem getur í raun dregið úr rafeindasprengjuárás á undirlagið. Þess vegna er hitastig undirlagsins tiltölulega lágt, sem gerir það mjög hentugt til að húða sumt plast undirlag sem er ekki mjög ónæmt fyrir háum hita.
Ójöfn æting á yfirborði segulómsputterandi skotmarka. Ójöfn yfirborðsæting á segulsviðssputteringmarkmiðum stafar af ójöfnum segulsviðum marksins, sem leiðir til hærri ætingarhraða á staðbundnum stöðum marksins og lægri virku nýtingarhlutfalli markefnisins (aðeins 20% -30% nýtingarhlutfall) . Þess vegna, til að bæta nýtingarhraða markefna, er nauðsynlegt að breyta segulsviðsdreifingu með ákveðnum hætti, eða nota segla til að hreyfa sig í bakskautinu, sem getur einnig bætt nýtingarhraða markefna.
4. Samsett skotmark. Hægt er að framleiða samsettar markhúðaðar álfilmur. Eins og er, hefur Ta Ti álfelgur, (Tb Dy) - Fe, og Gb Co málmblöndur tekist að leggja með góðum árangri með því að nota samsetta segulóma sputter tækni. Það eru fjórar gerðir af mannvirkjum fyrir samsett skotmörk, nefnilega hringlaga innfelld skotmörk, ferninga innbyggð skotmörk, lítil ferninga innbyggð skotmörk og viftulaga innbyggð skotmörk. Meðal þeirra hefur viftulaga innbyggða markbyggingin bestu notkunaráhrifin.
5. Mikið úrval af forritum. Segulómunarferlið getur sett inn marga þætti, þar á meðal Ag, Au, C, Co, Cu, Fe, Ge, Mo, Nb, Ni, Os, Cr, Pd, Pt, Re, Rh, Si, Ta, Ti, Zr, SiO, AlO, GaAs, U, W, SnO osfrv.
Vacuum ion húðunartækni
Tómarúmjónahúðun tækni(skammstafað sem jónhúðun) var fyrst þróuð af D M. Mattox var lagt til og tekið í notkun árið 1963 sem húðunartækni sem sameinar uppgufun og sputtering. Það er byggt á jónasprengingu, sem hitar húðaða efnið eða vinnustykkið í bráðið ástand, og notar háorku jónasprengjuárás til að setja efnafræðilega útfellda málm- eða hálfleiðara þunnt filmur á yfirborð undirlagsins og fá þannig þunnar filmur með sérstaka uppbyggingu og eiginleika.
Ferlið við jónhúðun er að tengja uppgufunargjafann við rafskautið og vinnustykkið við bakskautið. Þegar háspennujafnstraumur upp á þrjú til fimm þúsund volt er sett á myndast ljósbogalosun á milli uppgufunargjafans og vinnustykkisins. Vegna óvirka argongassins sem er fyllt í lofttæmishettuna er hluti af argongasinu jónað undir virkni útskriftarrafsviðsins og myndar dökkt plasmasvæði í kringum bakskautsvinnustykkið. Jákvætt hlaðnar argon jónir dragast að sér af neikvæðri háspennu bakskautsins og sprengja kröftuglega á yfirborð vinnustykkisins, sem veldur því að agnir og óhreinindi á yfirborði vinnustykkisins skvettast og kastast út, þannig að yfirborð vinnuhlutans getur verið að fullu hreinsað með jónasprengjuárás. Í kjölfarið er AC aflgjafinn uppgufunargjafans tengdur og uppgufaðar efnisagnir bráðna og gufa upp, fara inn í glóðarútskriftarsvæðið og jónast. Jákvætt hlaðnar uppgufaðar efnisjónir, dregnar að bakskautinu, þjóta í átt að vinnustykkinu ásamt argonjónum. Þegar magn uppgufaðra efnisjóna sem komið er fyrir á yfirborði vinnustykkisins er meira en magn jóna sem skvettist í, safnast þær smám saman til að mynda þétt viðloðandi húð á yfirborði vinnustykkisins.
Húðunarbygging jónahúðunar er þétt, án pinnagata, loftbóla og einsleitrar þykktar. Þessi aðferð hentar mjög vel til að húða hluta með innri götum, rifum og mjóum eyðum sem erfitt er að húða með öðrum aðferðum og myndar ekki málmhnúða. Vegna getu þess til að gera við litlar sprungur og galla eins og hola á yfirborði vinnustykkisins, getur þetta ferli í raun bætt yfirborðsgæði og líkamlega og vélræna eiginleika húðuðu hlutanna. Þreytuprófanir hafa sýnt að ef rétt er meðhöndlað er hægt að auka þreytulíf vinnsluhlutans um 20% til 30% miðað við áður en það var málað.
Eiginleikar Vacuum Ion Coating
Í samanburði við uppgufun og sputtering hefur jónhúðun eftirfarandi eiginleika:
(1) Góð viðloðun húðunar
Meðan á venjulegri lofttæmishúðun stendur er nánast ekkert umbreytingarlag sem tengir yfirborð vinnustykkisins og húðunina. Við jónhúðun, þegar jónir sprengja vinnustykkið á miklum hraða, geta þær komist inn í yfirborð vinnustykkisins og myndað dreifingarlag sem er djúpt ígrædd í undirlagið. Dreifingardýpt jónahúðunar getur náð fjórum til fimm míkrómetrum. Á fyrstu stigum húðunar er sputtering og útfelling samhliða og hægt er að mynda umbreytingarlag eða blandað lag af filmu og undirlagshlutum á tengi filmunnar og undirlagsins, kallað gervidreifingarlag, sem getur í raun bætt viðloðunina. af filmulaginu.
(2) Sterk málmhúðunargeta
Við jónahúðun hreyfast uppgufðar efnisagnir eftir stefnu rafsviðsins í formi hlaðna jóna. Því hvar sem rafsvið er til staðar er hægt að fá góða húðun, sem er miklu betri en venjulegt lofttæmihúð sem getur aðeins fengið húðun í beinni átt. Þess vegna hentar þessi aðferð mjög vel fyrir svæði á húdduðum hlutum sem erfitt er að plata með öðrum aðferðum, svo sem innri göt, rifur og mjóar eyður.
(3) Góð húðunargæði
Húðun jónahúðunar hefur þétta uppbyggingu, engin göt, engar loftbólur og einsleita þykkt. Jafnvel brúnir og rifur geta verið jafnhúðaðar og hlutar eins og þræðir geta einnig verið húðaðir með mikilli hörku, hár slitþol (lágur núningstuðull), góð tæringarþol og efnafræðilegur stöðugleiki, sem leiðir til lengri líftíma filmulagsins; Á sama tíma getur filmulagið verulega bætt útlit og skreytingarframmistöðu vinnustykkisins.
(4) Einfaldaðu hreinsunarferlið
Flestir núverandi húðunarferli krefjast strangrar hreinsunar á vinnustykkinu fyrirfram og ferlið er tiltölulega ábyrgt. Meðan á jónahúðunarferlinu stendur er mikill fjöldi orkumikilla agna sem myndast við ljómaútskrift notaður til að búa til kaþódísk sputtering áhrif á yfirborðið, sem hreinsar gasið og olíuna sem aðsogast á undirlagsyfirborðið með sputtering, hreinsar yfirborð undirlagsins þar til öllu húðunarferlinu er lokið, sem einfaldar mikla hreinsunarvinnu fyrir málun.
(5) Víða fáanlegt húðað efni
Jónahúðun er ferlið við að nota háorkujónir til að sprengja yfirborð vinnustykkis, umbreyta miklu magni raforku í varmaorku á yfirborði vinnustykkisins, og stuðlar þannig að dreifingu og efnahvörfum í yfirborðsvefnum og vinnustykkinu. er ekki fyrir áhrifum af háum hita. Þess vegna hefur þetta húðunarferli fjölbreytt notkunarsvið og er minna takmarkað. Venjulega er hægt að húða ýmsa málma, málmblöndur, svo og ákveðin gerviefni, einangrunarefni, hitanæm efni og hábræðslumarksefni. Málmvinnustykki geta verið húðuð með málmum eða málmum, svo og málmum eða málmlausum, og jafnvel plasti, gúmmíi, kvars, keramik o.fl.
Flokkun á Vacuum Ion húðun
Það eru ýmsar samsetningar af jónunar- og örvunaraðferðum fyrir mismunandi uppgufunargjafa og frumeindir, sem leiðir til tilkomu margra uppgufunargjafa jónahúðunaraðferða. Algengar aðferðir eru sputtering jónhúðun og uppgufun jónhúðun byggð á öflun himnuagna.
1. Sputtering gerð jónahúðun
Með því að nota háorkujónir til að sprauta yfirborð himnuefnisins myndast málmagnir. Málmagnirnar jónast í málmjónir í gaslosunarrýminu og þær ná til undirlagsins undir neikvæðri hlutdrægni til að setja sig og mynda filmu.
Uppgufunarjónahúðun
Upphitun húðunarefnisins með ýmsum upphitunaraðferðum til að gufa upp og framleiða málmgufu, sem síðan er sett inn í gaslosunarrýmið örvað á ýmsan hátt til að jónast í málmjónir. Þessar jónir ná til undirlagsins undir neikvæðri hlutdrægni og setjast inn í filmu.
Meðal þeirra er hægt að skipta uppgufunarjónahúðun í DC tveggja þrepa jónahúðun, hola bakskautjónahúðun, heita vírbogajónahúðun og bakskautbogajónahúðun í samræmi við mismunandi losunarreglur. DC efri jónhúðun er stöðug ljómaútskrift; Hollow bakskautjónahúðun og heita vírbogajónahúðun eru báðar varmabogaútskriftir og ástæðuna fyrir myndun rafeinda má einfaldlega draga saman sem varmalosun rafeinda utan kjarnans vegna upphitunar málmefna við háan hita; Útskriftargerð kaþódískrar bogajónahúðunar er frábrugðin fyrri gerðum jónahúðunar og hún notar kaldbogaútskrift.
(1) Holt bakskautjónahúðun (HCD)
Notkun holrar heitrar bakskautsútskriftar til að búa til rafeindageisla í plasma. Einkenni holrar bakskautjónahúðunar: ① HCD hol bakskautsbyssa er bæði hitagjafi fyrir himnuefnisgasun og jónunargjafi fyrir uppgufaðar agnir og jónunaraðferðin er að nota lágþrýstings rafeindageislaárekstur; ② Með því að nota hröðunarspennu á bilinu 0V til nokkur hundruð volta, virka jónun og jónahröðun sjálfstætt. ④ Hitastigsaukning undirlagsins er lítil og enn þarf að hita undirlagið meðan á húðun stendur; ⑤ Mikil jónunarvirkni, stór rafeindageisla blettur og hægt að setja á ýmsar kvikmyndir.
(2) Kaþódísk ljósbogajónahúðun
Kaþódísk bogajónahúðun er hápunktur almennrar jónahúðunartækni, sem samþykkir kaldbogaútskrift og hefur hæsta jónunarhraða agna meðal margra PVD húðunartækni.
