Kategorie
Kontaktujte nás

Haohai Metal Meterials Co, Ltd

Haohai Titanium Co., Ltd.


Adresa:

Závod č.19, TusPark, Century Avenue,

Xianyang City, Shaanxi Pro., 712000, Čína


Tel:

+86 29 3358 2330

+86 29 3358 2349


Fax:

+86 29 3315 9049


E-mailem:

Info@pvdtarget.com

Sales@pvdtarget.com



Servisní linka
029 3358 2330

Technologie

Domů > TechnologieObsah

Odpařování a rozprašování


Porovnání odpařování a rozprašování


Odpařování pomocí elektronového paprsku

Při tepelném odpařování dochází k přechodu z pevného do parního stavu pomocí tepelného ohřevu nebo bombardováním elektronů. Odpařený materiál se pak přivádí k substrátu, kde dochází k pěstování tenkého filmu. Kritickým parametrem takové technologie potahování je především průměrná rychlost odpařených částic a jejich úhlová rozdělení. Základní tlak musí být udržován ve vysokém vakuovém rozsahu, aby se minimalizoval počet nárazových událostí mezi částicemi výparníku a zbytkovými plyny v komoře. Vysoké vakuum umožňuje částicům mít dostatečně "střední volnou dráhu", aby tenký film rostl na úrovni podkladu. Odpařování se obvykle provádí v komoře, jak je znázorněno na obrázku 1 níže. Komora z nerezové oceli se odvádí pomocí primárního a sekundárního čerpadla (jako turbo čerpadlo jako v příkladu nebo difuzní čerpadlo). Zdrojem odpařovače je e-beam head gun; růst povlaku je řízen křemenným krystalovým mikrobalantem, který může vykazovat jak tloušťku, tak i rychlost odpařování. Pro zvýšení hustoty povlakového materiálu nebo pro přípravu substrátů pro nanášení se přidá iontová pistole.

PVD evaporation chamber.jpg

Obrázek 1: PVD odpařovací komora



Distribuce odparky: maska jednotnosti

U plochého substrátu je rozložení odpařeného materiálu silně závislé na vzdálenosti mezi zdrojem a substrátem, který má být potažen, jakož i na úhlu mezi substrátem a zdrojem odpařování. Závislost je definována takzvaným kosinovým zákonem, kvůli kterému závislost vzdálenosti je nepřímo úměrná čtverci vzdálenosti a závislost úhlu je úměrná kosinusu úhlu. Zatímco první může být většinou korigována použitím kulovité kalotky, která drží substráty, druhý faktor vyžaduje jednotnou masku pro dosažení rovnoměrné distribuce odpařeného materiálu na všech substrátech.


Nátěrové materiály s odpařováním tepelného nebo elektronického paprsku

Povrchová úprava pomocí odpařování materiálu byla velkým krokem v technologii povlaku, když byla zavedena ve 30. letech 20. století. Dnes tato technologie umožňuje použití mnoha různých nátěrových materiálů, jak je znázorněno v následující tabulce:

Ukládání
Materiály Typický odpařování Nečistota Míra ukládání Rozsah teplot Náklady
Tepelný Kovové materiály nebo materiály s nízkou teplotou tání

Au, Ag, Al, Cr, Sn, Sb, Ge, In, Mg, Ga

CdS, Pbs, CdSe, NaCl, KCI, AgCl, MgF2, CaF2, PbCl2

Vysoký 1 až 20 A / s - 1800 ℃ Nízký
E-Beam Jak kov, tak dielektrika

Všechno výše, plus:

Ni, Pt, Ir, Rh, Ti, V, Zr, W, Ta, Mo, AI2O3, SiO, Si02, Sn02, Ti02, Zr02

Nízký 10 - 100 A / s - 3000 ° C Vysoký


Technologie rozprašování

Rozprašovací nátěr, známý také jako "katodické rozprašování", využívá erozivní účinek zrychlených iontů na povrchu cílového materiálu. Tyto ionty mají dostatečnou energii k odstranění (= rozprašování) částic na cílovém povrchu. Ve své nejjednodušší formě je ve vysokém vakuu vytvořeno elektrické pole mezi anodou a katodovou deskou (cílovou), která má být naprašována. Elektrickým napětím je ionizován pracovní plyn, obecně argon (Ar), který vytváří žhnoucí výboj. Protože cíl je udržován na záporném napětí, kladné ionty Ar + se urychlují k cíli a "rozprašují" atomy na svém povrchu. Na rozdíl od tepelného odpařování, při rozprašování částici cíle nejsou vytlačovány teplem, ale prostřednictvím přímého "přenosu hybnosti" (neelastické kolize) mezi ionty a atomy materiálu, který má být uložen. Pro dosažení rozprašování je zapotřebí určité prahové množství energie, aby se odstranily atomy z cílového povrchu a přivedly je do vakua. To je indikováno účinností rozprašování S, což je poměr rozprašovaného materiálu na iont Ar +. Procesy rozprašování mají mnohem vyšší energii než procesy odpařování, což znamená, že rozprašovaný materiál je obvykle ve formě iontů se schopností vytvářet velmi husté povlaky.


Magnetronové rozprašování

Nejběžnější technologií rozprašování je magnetronové rozprašování, ve kterém jsou magnety umístěné v oblasti cíle, aby se udržovala hustota iontů rozprašování velmi vysoká, což zvyšuje účinnost rozprašování. Tímto způsobem je možné mít vyšší a stabilnější rychlost rozprašování a následně rychlejší nanášení. Proces magnetronového rozprašovacího povlaku nevyžaduje kontrolu mikrobalance; on-line regulace tloušťky lze provádět pouze časem rozprašování: po začátku se nánosová rychlost nátěru (tj. tloušťka potažená za sekundu obvykle udávaná jako nm / s) závisí na magnetickém poli, na ploše elektrického zrychlování a na tlaku plynu. Pokud jsou tyto parametry konstantní, je rychlost nanášení také stabilní a bude reprodukovatelná za stejných podmínek s výše uvedenými parametry.


Následující obrázek 2 ukazuje kruhový cílový křemík za bombardování iontů Ar +. Je možné vidět nejvyšší hustotu iontů (bílé světlo), které odpovídá trvalému magnetickému poli. Avšak rozprašované atomy budou pocházet z celého povrchu magnetronu.

th.jpeg

Obrázek 2: Plazma z kruhovitého křemíkového cíle v bombardování argonovými ionty



Reaktivní rozprašování

Při reaktivním magnetronovém rozprašování se do inertního plynu (například argonu) přidá reaktivní plyn (nebo směs plynů) a reaguje s atomy erodovanými z cíle během vytváření vrstvy na substrátu. Správné množství reaktivního plynu je určeno požadovanými optickými vlastnostmi povlečeného materiálu. Fólie může být podstechiometrická, stechiometrická nebo oxidovaná v závislosti na množství reaktivních plynů vložených do povlakové komory, což vede k úplně odlišným fyzikálním a optickým charakteristikám potaženého materiálu1. S touto technologií je například možné vrstvy materiálu s vysokým indexem lomu a nízkého indexu lomu potahovat pouze jedním terčem.


Silikon je jedním z nejzajímavějších nátěrových materiálů. Smícháním křemíku s dusíkem je možné získat materiál s vysokým indexem lomu Si3N4 (n≌ 2,05 @ 520nm ve své sypké formě); jeho smícháním s kyslíkem je možné získat materiál s nízkým indexem lomu Si02 (n £ 1,46 @ 520 nm ve své volné formě). Na obr. 3 je znázorněna schéma reaktivní rozprašovací technologie. Jako reaktivní plyny se používá dusík a kyslík; Argon se používá k vytvoření plazmatu a rozprašování křemíku.

Reactive sputtering chamber.jpg

Obrázek 3: Reaktivní komora rozprašování



Srovnání technologie odpařování a rozprašování

Rozprašování není metoda odpařování. Vysoká energie zapojená do procesu nevytvoří odpařené atomy, jako při tepelném odpařování. Spíše vytváří plazmu nabitých rozprašovaných částic s mnohem vyšší energií. Srovnání energie částic získaných rozprašováním a odpařováním jsou mnohem méně energetické, a proto nemohou být organizovány s vysokou hustotou při růstu tenkého filmu na substrátu.


Jak je znázorněno na obrázku 1, odpařování e-paprskem vyžaduje pomoc iontového paprsku během nanášení, aby se dosáhlo vyšší hustoty. Tato technologie je označována jako ionizované depozice (IAD). V jádře s iontovým paprskem se generuje plazma inertního nebo reaktivního plynu; nabité částice z pistole zasáhnou rostoucí fólii a zvyšují hustotu filmu. Vyšší hustota může zvýšit mechanické vlastnosti potažené fólie nebo zvýšit odolnost povlaku proti oděru. Dalším omezením odpařování je jeho silná závislost na rychlosti odpařování odpařovaného materiálu, což znemožňuje odpařování látek složitými stechiometrickými nebo dokonce legovacími materiály. Naproti tomu rozprašování je mnohem méně citlivé na stechiometrii cíle. Při rozprašování však není možné potahovat fluoridové materiály (jako je MgF 2 ), protože rozprašovaná plazma ničí strukturu fluoridových filmů.


Při pohledu do oftalmologického průmyslu je rozprašování nyní vyspělou technologií pro výrobu zrcadlových čoček. Jeho klíčovými výhodami jsou rychlost procesu, stabilita rychlosti depozice, která umožňuje vyhnout se monitoru z křemenného krystalu a možnost provádět plně automatizované procesy.


Schopnost automatizovat je založena na následujících dvou faktech:

Vzhledem k tomu, že rozprašování používá rozprašovací a / nebo reaktivní plyn, proces naprašování nepotřebuje stejnou nízkou úroveň vakua jako odpařování.

Distribuce nesouvisí s odpařovacím kuželem jako při procesu odpařování. Proto je možné realizovat kompaktnější komory pro lakování, které lze jednoduše integrovat do automatizované výrobní linky (spolu s generátorem čoček, leštičem a rotačním lakem pro tvrdé povlékání).


Výše uvedené vlastnosti vedly k výrobě řady in-line rozprašovacích systémů pro různé výrobní aplikace v očním průmyslu i mimo něj. Dnes, stejně jako při odpařování, může být kombinace plastového substrátu + tvrzeného laku + rozprašovače AR naladěna tak, aby bylo dosaženo vysoce kvalitního objektivu s ohledem na optické, mechanické a trvanlivé vlastnosti.


ZÁVĚR

Byl poskytnut velmi krátký přehled nejběžnějších PVD technologií. Tepelné odpařování je vyspělá technologie: existuje od třicátých let, jsou k dispozici kvalifikovaní a vyškolení operátoři po celém světě a umožňuje pokrýt téměř veškeré materiály potřebné pro "standardní" aplikace povlaků (příklad: pro lakování očních čoček). Rozprašování je mladší technologie: existuje od počátku 70. let a používá se hlavně pro špičkové aplikace (například kosmická optika). Dnes se však jeho výhody také používají pro "standardní" oční potahy. Tepelné odpařování vyžaduje vysoký podtlak, zatímco rozprašování pracuje při vyšším tlaku, což z něj dělá snadno automatizovanou technologii, která se používá v systémech in-line nátěru. Rychlost rozprašování je velmi laditelná a - v závislosti na technologii plazmové generace - dosahuje velmi vysokých a stabilních hodnot s DC (= stejnosměrným proudem) nebo pulzní DC technologií. Obě technologie potahování mohou být naladěny, aby se získaly různé fyzikální vlastnosti potažených filmů. Rozhodnutí o tom, která technologie by měla být založena na požadovaném produkčním výtěžku, nákladech, počtu povlaků, druhu substrátu a konečných vlastnostech povlaku.



Dvojice: Ne

Další: ROZŠÍŘENÍ V NÁPRAVĚ NÁRAZU