A vákuumbevonat elve feltárja: Műszaki alap, a folyamatáramlás és az ipari alkalmazás

Ez az anyagok szubsztrát felületére történő letétbe helyezése fizikai vagy kémiai módszerekkel alacsony nyomású környezetben, hogy vékony fóliát képezzen. Ezen a technológián keresztül nagy tisztaságú és nagy pontosságú vékonyréteg-lerakódás érhető el, így specifikus optikai, elektromos, mechanikai és egyéb tulajdonságokat biztosítva. Ezért a vákuumbevonat fontos alkalmazási értéket képvisel a modern iparban. Például a félvezető gyártásában a vákuumbevonatot különféle funkcionális rétegek előállítására használják az ostyákon; Az optika területén az anti -reflexiós és az anti -reflexiós hatások bevonattal érhetők el; A mechanikus gyártásban,vákuumbevonatJavíthatja az alkatrészek kopásállóságát és korrózióállóságát.

A vákuumbevonat alapvető elmélete

A. A vákuumtechnika alapjai

1. A vákuum meghatározása és mérése

A vákuum egy légköri nyomás alatti gázkörnyezetre utal (760 milliméter higany, 101325 PA). A különféle vákuumfokok szerint a vákuumot alacsony vákuumra, közepes vákuumra, nagy vákuumra és ultra-magas vákuumra lehet osztani. A vákuumfokozat mérését általában nyomásmérőkkel, például Maclehose nyomásmérőkkel, pirani mérőeszközökkel és hideg katód -mérőkkel végezzük.

2. Vákuumgyűjtési módszer

Mechanikus szivattyú: Mechanikus szivattyúk kisülnek a gázmozgáson keresztül, általában a forgó lapáttal és a membránszivattyúkkal. Ezek a szivattyúk alkalmasak alacsony és közepes vákuum előállítására.

Molekuláris szivattyú: A molekuláris szivattyú egy nagysebességű forgó rotorot használ a gáz mechanikusan kiürítésére, amely alkalmas a magas és ultra-magas vákuum elérésére.

Turbopump: A turbomolekuláris szivattyú egyesíti a mechanikus szivattyú és a molekuláris szivattyú előnyeit, és hatékony szivattyúzást ér el a többlépcsős forgó pengékön, és széles körben használják nagy vákuumrendszerekben.

B. Vékony film fizika

A vékony filmek osztályozása és alapvető tulajdonságai

Az előkészítési módszer és a cél szerint a vékony fóliákat fémfilmekre, kerámiafilmekre, polimer fóliákra stb. Oszthatjuk. A vékony filmek alapvető tulajdonságai között szerepel a vastagság, az egységesség, a tapadás, a keménység, az optikai tulajdonságok (például az átmeneti képesség és a reflektivitás), valamint az elektromos tulajdonságok (például a vezetőképesség és a dielektromos állandó).

A vékony film növekedésének alapvető folyamata és mechanizmusa

A vékony fóliák növekedési folyamata általában olyan szakaszokat tartalmaz, mint a nukleáció, a szigetek növekedése, a szomszédos és a rétegezett növekedés. A nukleáció az a kezdeti stádium, amelyben az atomok vagy molekulák összegyűlnek a szubsztrát felületén, hogy kis szigeteket képezzenek; Az idő múlásával ezek a kis szigetek fokozatosan csatlakoznak a lapokhoz, végül folyamatos vékony fóliát képezve. A növekedési mechanizmust olyan tényezők befolyásolják, mint például az anyag tulajdonságai, a szubsztrát felszíni állapota, a lerakódási hőmérséklet és a lerakódási sebesség.

C. Az anyagtudomány alapjai

Általános bevonóanyagok és azok jellemzői

A közönséges bevonó anyagok közé tartozik a fémek (például alumínium, arany, platina), félvezetők (például szilícium és germánium), kerámia (például alumínium -oxid és szilícium -nitrid), valamint szerves anyagok (például polimerek). A különböző anyagok eltérő fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, és a bevonó anyagok kiválasztásakor figyelembe kell venni azok teljesítménykövetelményeit az egyes alkalmazásokban.

Az anyagválasztás alapelvei és szabványai

Az anyagválasztás alapelvei között szerepel a kémiai stabilitás, a mechanikai tulajdonságok, az optikai tulajdonságok és az elektromos tulajdonságok. A szabványok általában magukban foglalják az anyagok tisztaságát, részecskeméretét, szennyeződési tartalmát stb.

A vákuumbevonat fő módszerei és alapelvei

A. Fizikai gőzlerakódás (PVD)

Áttekintés és osztályozás

A fizikai gőzlerakódás (PVD) egy olyan technika, amely fizikai folyamatokat alkalmaz az anyagok szubsztrát felületére történő beterjesztésére. A fő kategóriák közé tartozik a párolgási bevonat, a porlasztás bevonat és az ion bevonat.

Konkrét folyamat alapelvei és lépései

Párolgási bevonat: Az anyag magas hőmérsékleten elpárolog, és egy vákuumrendszeren keresztül vékony fóliát helyez el a szubsztrátumra. A közönséges hőforrások közé tartozik az ellenállás fűtése és az elektronnyaláb -fűtés.

Porgáló bevonat: Inert gázionokkal történő bombázás révén a célanyag -atomokat a szubsztrátumra porlasztják, hogy vékony fóliát képezzenek. A gyakori módszerek közé tartozik a DC -porlasztás és az RF porlasztás.

Ionbemutató: Ionforrás hatása alatt az ionizált anyagokat felgyorsítják, hogy a szubsztrátra helyezzék, amelyet általában a nagy keménységű bevonatok előállítására használnak.

Előnyök, hátrányok és alkalmazási kör

A PVD technológia előnyei közé tartozik a vékony fóliás sűrűség, az erős tapadás és az alacsony folyamat hőmérséklete

, de a berendezés összetett és a költségek magas. Fém-, ötvözet és kerámia vékony fóliák készítésére alkalmas, amelyeket széles körben használnak az elektronika, az optika és a dekoráció területén.

B. Kémiai gőzlerakódás (CVD)

A CVD alapfogalma

A kémiai gőzlerakódás (CVD) egy olyan módszer, amellyel a vékony fóliákat egy szubsztrát felületére kémiai reakciók révén helyezik el. A reakciógáz magas hőmérsékleten bomlik vagy kémiai reakciókon megy keresztül, szilárd lerakódásokat generálva.

Különböző CVD -módszerek

Alacsony nyomású CVD (LPCVD): alacsony nyomású környezetben reagál, magas filmminőséggel és jó egységességgel, amely alkalmas a félvezető ipar számára.

Plazma továbbfejlesztett CVD (PECVD): A plazma felhasználása a kémiai reakciók felgyorsítására és a reakcióhőmérséklet csökkentésére, amely alkalmas hőmérséklet -érzékeny anyagokra.

Fém szerves kémiai gőzlerakódás (MOCVD): A fém szerves vegyületek prekurzorokként történő felhasználásával alkalmas komplex vegyület vékonyrétegek, például III-V félvezető anyagok elkészítésére.

Folyamatjellemzők és alkalmazási példák

A CVD -folyamat jellemzői a sűrű film, a magas tisztaság és a jó egységesség, de a magas hőmérséklet és az összetett berendezések. Széles körben használják félvezető eszközökben, napelemekben, optikai bevonatokban és egyéb mezőkben.

C. atomréteg -lerakódás (ALD)

Az ALD egyedi mechanizmusa és lépései

Az atomréteg -lerakódás (ALD) egy olyan technika, amely pontosan szabályozza a vékony fóliák vastagságát azáltal, hogy váltakozva a prekurzorgáz és a reakciógáz, és az atomrétegek rétegét rétegesen helyezi el a szubsztrát felületére. Egyedülálló önkorlátozó reakció mechanizmusa lehetővé teszi a film vastagságának pontos ellenőrzését a nanoméretűre.

Összehasonlítás a PVD -vel és a CVD -vel

A PVD -vel és a CVD -vel összehasonlítva az ALD előnyei a film vastagságának pontos ellenőrzésében, a magas egységességben és az összetett struktúrák fedezésére való erős képességben rejlenek. A lerakódási sebesség azonban lassabb, így alkalmassá teszi azokat az alkalmazásokra, amelyek rendkívül nagy pontosságot és egységességet igényelnek.

Alkalmazási kilátás

Az ALD Technology széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkezik olyan területeken, mint a mikroelektronika, a nanotechnológia és az biomedicina, például a magas K dielektromos filmek, nanoszálak és bioszenzorok elkészítése.

Vákuumbevonat és folyamatáramlás

A. Tipikus vákuumbevonat -berendezés

A bevonógép alapszerkezete

A tipikus bevonó berendezések magukban foglalják a vákuumkamrákat, az extrakciós rendszereket, a fűtési rendszereket, a vezérlőrendszereket és a bevonatforrásokat. A vákuumkamra alacsony nyomású környezetet biztosít, a szivattyúzórendszert használják a vákuum előállításához és karbantartásához, a bevonatforrás anyagokat biztosít, a vezérlő rendszer monitorokat és beállítja a folyamat paramétereit.

Közös eszköztípusok

Párolgási bevonógép: Az anyagot elpárologtatják, és a szubsztrátumra rezisztencia fűtés vagy elektronnyaláb -fűtés révén helyezik el.

Porgáló bevonógép: A célanyag -atomokat a szubsztrátumra porlasztják mágneses porlasztás vagy rádiófrekvenciás porlasztás révén.

Ionbemutató berendezések: Ionforrás felhasználása nagy energiájú iongerendák előállításához vékony fóliák lerakódásához, amelyet általában a kemény bevonatok előállításához használnak.

B. A folyamatáramlás

Feldolgozási folyamat

A bevonat előtt a szubsztrát felületét meg kell tisztítani és előkezelni a felszíni szennyező anyagok és az oxid rétegek eltávolításához, biztosítva a film tapadását és egységességét. Általános módszerek közé tartozik az ultrahangos tisztítás, a kémiai tisztítás és a plazmakisztítás.

Bevonási folyamat

A bevonási folyamat kulcsa a kontroll paraméterek optimalizálása, beleértve a vákuumfokozatot, a hőmérsékletet, a gázáramlási sebességet és a lerakódási sebességet. Ezek a paraméterek közvetlenül befolyásolják a film minőségét és teljesítményét.

Feldolgozás utáni folyamat

A bevonat utáni film gyakran megköveteli a kezelés utáni, például az izzítás és a passziválás, a film fizikai és kémiai tulajdonságainak és stabilitásának javítása érdekében.

C. A folyamatvezérlés és az optimalizálás

A paraméterek, például a vákuumfokozat, a hőmérséklet, a légkör stb.

A vákuumfokozat, a lerakódási hőmérséklet és a gáz összetételének pontos szabályozásával a vékony fóliák növekedési folyamata optimalizálható, és javítható a filmek egységessége és teljesítménye.

A bevonat vastagságának és egységességének ellenőrzése

Az olyan online megfigyelési technológiák, például a kvarc kristály mikrobozentancia és az optikai megfigyelő rendszer használatával valósidejű megfigyelés és a bevonat vastagságának és az egységesség ellenőrzésének ellenőrzése a film minőségének biztosítása érdekében.

Minőségi tesztelési és értékelési módszerek

A filmminőség kimutatása magában foglalja a fizikai, kémiai és mechanikai tulajdonságok, például a film vastagságát, a felületi morfológiát, az összetétel elemzését, az adhéziót, a keménységet stb.

Alkalmazási példák a vákuumbevonatra

A. Elektronika és félvezető ipar

Integrált áramköri gyártás

A vákuumbevonat -technológiát az integrált áramköri gyártáshoz használják a fém összekapcsolási rétegek, a szigetelő rétegek és a védőrétegek lerakására. A nagy pontosságú bevonási folyamat biztosítja az áramkör teljesítményét és a megbízhatóságot.

Bevonat technológia a kijelzők és érzékelők számára

A kijelző gyártása során a vákuumbevonat átlátszó vezető fóliák és optikai filmek letétbe helyezésére szolgál; Az érzékelő gyártásában a bevonási technológiát az érzékeny alkatrészek és védőrétegek előkészítésére használják, javítva az érzékelők érzékenységét és tartósságát.

B. Optika és optoelektronika

Az optikai vékony fóliák típusai és alkalmazásai

Az optikai vékony fóliák tartalmaznak anti -reflektív filmeket, reflektív filmeket, szűrőfilmeket és fényvisszaverő filmeket. A filmek vastagságának és optikai tulajdonságainak pontos szabályozásával specifikus optikai effektusok érhetők el, például a reflexió csökkentése, az transzmittancia fokozása és a szelektív szűrés.

A bevonat alkalmazása lézerekben és optikai eszközökben

A lézerekben és az optikai eszközökben a vákuumbevonat technológiát használják nagy teljesítményű tükrök, ablakok és lencsék előállításához, javítva az optikai rendszerek hatékonyságát és stabilitását.

C. mechanikai és védő alkalmazások

Kemény bevonat és kopásálló bevonat

A kemény bevonatok és a kopásálló bevonatok vákuumbevonat-technológián keresztül készülnek, és szerszámokban, formákban és mechanikus alkatrészekben széles körben használják a kopásállóság és az élettartam javítása érdekében.

Korróziógátló bevonatok alkalmazása

A korróziógátló bevonatok korrózióálló anyagok, például króm és titán rétegét helyezik el a fémfelületen vákuumbevonat-technológián keresztül, hogy javítsák a korrózióállóságát és meghosszabbítsák a berendezés élettartamát.

D. alkalmazások a feltörekvő területeken

Vákuumbevonat nanotechnológiában

A nanotechnológiában a vákuumbevonatot nanoméretű szerkezetek és vékony filmek, például nanoszálak, nanorészecskék és kvantumpontok előállítására használják, olyan területeken alkalmazzák, mint az elektronika, az optoelektronika és a katalízis.

Orvosbiológiai alkalmazások

A vákuumbevonat technológiát az orvosbiológiai alkalmazásokban használják a biokompatibilis filmek, érzékelők és orvostechnikai eszközök felületén történő funkcionális bevonatok előállítására, javítva teljesítményüket és biztonságukat.