שליטה אחידה של מגנטרון המקרטעת ציפוי על משטח לחומר מורכב

שליטה אחידה על ציפוי מגנטרון המקרטעת על משטח לחומר מורכב

נייר זה מציג את מנגנון ציפוי הסרט ואת המאפיינים הטכניים של משטח העבודה עם חלל מורכב. מכוון לבעיות כמו צריכת אחיד של חומר היעד, טבעת שחיקה קעורה, עובי סרט אחיד וצפוף בתהליך ציפוי של עובד מורכב, מטוס מסתובב מגנטרון המקרטעת היעד שימש בניסוי. מספר מטרות וחומרים הותקנו במיקומים שונים של מכונת הציפוי. היעד יכול לסובב בחופשיות כדי להבין את הצורך של ציפוי כיוונית; באמצעות מטרה מגנטרון sputtering מרובים ולהגדיר את השדה המגנטי עזר של magnetron מאוזן המקרטעת שיפור מבנה מבנה הקתודה, כדי לשפר את הציפוי ואקום צפיפות פלזמה קאמרית, ובכך לשפר את הממצאים sputtering הטיה ציפוי בתצהיר הנוכחי, וכו 'סדרה של מחקר חדשני, שנועד להשיג באותו מטוס, עם צורה מורכבת המבנה של חלל הפנימי על משטח העבודה עובי עובי ציפוי, צפוף מתמשך הסרט פונקציונלי מרוכבים.

על הקצוות הרבה יותר מורכבים מאשר משטח חלל ציפוי, טכנולוגיית ציפוי כימי על כיום בבית ובחו"ל הם יותר, כפי שנעשה גם על משטח העבודה ציפוי ציפוי של מגנט ואקום magnetron המקרטעת את הטכנולוגיה, כיום e בעיקר הכלל ואת משטח שטוח של הכנה עבור קרום יחיד או מרוכבים, והוא נמצא בשימוש נרחב מכונות, אלקטרוניקה, אנרגיה, חומרים, מידע , תעופה וחלל בתחומים אחרים, בטון כגון כלי חיתוך, כלי חומרה, טלפונים ניידים, מחשבים ניידים , סוגים שונים של חיישנים וחלקים יש דרישות מיוחדות, וכו 'בשל המאפיינים של הסרט ואקום להרכיב הטכנולוגיה, קשה ומסובך לשלוט על עובי הסרט, אחידות כוח מליטה של הסרט המקרטעת תהליך להרכיב על פני השטח של עבודה מורכבת. עם ההתפתחות המהירה של מכונות ייצור בתעשייה, טווח היישום של טכנולוגיית ציפוי פני השטח של workpiece מורחבת מ כלי חיתוך דיוק החתמת למות, חלקי חלל ואביזרים אלקטרוניים התוספת. חדש שכבת הסרט ביצועים גבוהים לשמור על המתעוררים, כגון TiAlCN, AlCrN, TiSiN, יהלום כמו שכבת, וכו ', אשר לשפר את חיי השירות ויעילות עיבוד של למות. חשוב מאוד ללמוד את השליטה אחידה של magnetron sputtering ציפוי הטכנולוגיה על פני השטח של עבודה מורכבת.

1. מנגנון ומאפיינים טכניים של ציפוי מגנטרון המקרטעת

1.1 מגנטרון המקרטעת מנגנון ציפוי

מנגנון הפעולה של מגנטרון המקרטעת היא כי תחת הפעולה של השדה החשמלי E, אלקטרונים מתנגשים עם אטומי ארגון בתהליך של טיסה אל המצע וליינן יון חיובית Ar ו אלקטרונים חדשים. אלקטרונים חדשים לטוס אל המצע, יונים Ar להאיץ את היעד קתודה תחת פעולה של שדה חשמלי, להפציץ את פני היעד עם אנרגיה גבוהה, כך המטרה של putters. בחלקיקים המקוטעים, אטומי המטרה או המולקולות הנייטרליות מופקדים על המצע ליצירת סרט דק, והאלקטרונים המשניים הנוצרים יושפעו מהשדה החשמלי ומהשדה המגנטי כדי לייצר סחף EB, שתוואי התנועה שלו דומה לציקלויד. אלקטרונים נעים בתנועה מעגלית על משטח היעד והם קשורים לאזור הפלזמה על משטח היעד. באזור זה, מספר רב של יונים Ar יונים להפציץ את המטרה, ובכך להשיג שיעור בתצהיר גבוה. עם הגידול במספר התנגשויות, האנרגיה של האלקטרונים המשניים מותשת, והם בהדרגה להתרחק משטח היעד, ולבסוף להפקיד על המצע תחת הפעולה של השדה החשמלי E. מגנטרון sputtering הוא תהליך ההתנגשות בין את חלקיקי האירוע ואת המטרה. הוא מעביר מומנטום מסוים אל יעד האטום דרך תהליך הפיזור המורכב והתנגשות אטום המטרה. אטום היעד מתנגש עם אטומי מטרה אחרים כדי ליצור תהליך מפל.

1.2 מאפיינים של יישום טכני

מגנטון המקרטעת היא תהליך מהיר המקרטעת בלחץ נמוך. קצב היינון של הגז חייב להיות יעיל יותר. צפיפות הפלזמה ניתן להגדיל על ידי הצגת שדה מגנטי על פני השטח של קתודה היעד באמצעות אילוצים של השדה המגנטי על חלקיקים טעונים כדי להגביר את קצב המקרטעת.

ב מגנטרון המקרטעת, התנועה של אלקטרונים בשדה מגנטי על ידי כוח lorentz, המסלול שלהם כפוף ואפילו לייצר תנועה ספירלית, נתיב תנועה, ובכך הגדילה את מספר התנגשויות עם גז עובד, צפיפות פלזמה מגביר, ולכן magnetron sputtering הדולר הוא מאוד משופרת, והוא יכול לעבוד תחת מתח נמוך המפרק ולחץ אוויר, להפחית את הנטייה של זיהום הממברנה; באותו הזמן, את האירוע אנרגיה אטומית על משטח המצע הוא גדל, ולכן איכות הסרט יכול להיות אני mproved במידה רבה. אלקטרונים אשר איבדו אנרגיה עקב התנגשויות חוזרות ונשנות להגיע אל האנודה ולהפוך אלקטרונים אנרגיה נמוכה, כך המצע לא להתחמם יתר על המידה. לכן, מגנטרון sputtering יש את היתרונות של "מהירות גבוהה" ו "טמפרטורה נמוכה". החיסרון של ציפוי מגנטרון המקרטעת היא כי זה לא יכול להכין סרט מבודד, ואת השדה המגנטי אחיד המשמש אלקטרודה magnetron יגרום תחריט אחיד משמעותי של היעד החומר, וכתוצאה מכך שיעור ניצול נמוך של חומר היעד, אשר בדרך כלל רק 20% ~ 30%. שיעור הניצול של מגנטרון המקרטעת היעד הוא פרמטר חשוב עבור תכנון הנדסי תהליך הייצור חשבונאות העלות של magnetron המקרטעת מקור. כדי לשפר את שיעור הניצול של חומרי המטרה, נחקרו צורות שונות של מטרות דינמיות, וביניהן היעד המגנטי השדה המגנטי היה היעד העיקרי והיה בשימוש נרחב בתעשייה, ושיעור הניצול של חומרי יעד אלו היה גבוה ככל 70% מטרות מגנטרון מגניבות ניתן לחלק לשלושה סוגים מן הצורה הגיאומטרית: יעד מטוס מלבני, מטוס עגול ta rget ואת היעד גלילי.

2. שליטה אחידה של ציפוי המקרטעת על פני השטח של workpieces עם חללים מורכבים

2.1 בעיות טכניות קיימות

(1) היעד הקתודה הוא מתנדנדת המקרטעת, אשר נגרמת על ידי המקרטעת חזקה מקומית נגרמת על ידי רכיבים שדה מגנטי אחיד, וכתוצאה מכך הצריכה אחידה של היעד ואת טבעת השחיקה קעור. (2) את פני השטח של לחומר מופקד מצופה שכבות מרובות של הסרט, ואת כוח מליטה בין השכבה התחתונה ואת שכבת הסרט אינו אחיד המשרד. במקביל, יש תופעות מזעזע של מרכיבים שונים ואפקט אנטי המקרטעת של שכבת הסרט, וכתוצאה מכך הבדלים גדולים בהרכב של שכבת הסרט ואת היעד.

2.2 ניתוח טכני ותפיסה מדעית

(1) משטח workpiece עם מספר רב של זוויות וזוויות וחללים מרובים מופקד ומצופה בשכבות מרובות של סרט. זה מתוכנן לאמץ מסתובב עמודה magnetron sputtering היעד, מטרות מרובות וחומרים מותקנים במיקומים שונים של מכונת ציפוי. המטרה יכולה לסובב בחופשיות כדי להשיג את הצורך של ציפוי כיוונית. (2) מטרות מגנטרון מרובים sputtering ושדות מגנטיים עזר נקבעו כדי לשפר את המבנה של מטרות מגנטרון מגנטרון מאוזן לא מקרטעת, לשפר את צפיפות הפלזמה בתא ואקום ציפוי, ולשפר עוד יותר את זרימת ההטיה של לחומר sputtering להשיג תצהיר ציפוי. (3) רכיב השדה המגנטי לא אחיד של המטרה הקטרית המטרפת של הקתודה מייצר טבעת שחיקה קעורה ביעד. הוא מיועד לשנות את התפלגות השדה המגנטי כדי להשיג מתח פנימי איזוטרופי של העוּבָד המורכב, המקרטע על המצע, ולשלב את הסרט הצפוף, המתמשך והמדים.

2.3 שיטות ניסיוניות תוואי טכני

2.3.1 חומרי הניסוי

הציוד מגנטרון שישה הציוד sputtering שימש בניסוי, אשר מורכב בעיקר של מערכת הרכישה ואקום, זיהוי ואקום, תנור ואקום, magnetron קתודה, מערכת קלט גז אספקת החשמל. תצהיר אדי פיזי PVD magnetron sputtering התהליך שימש. חומרים הקתודה: Ti, TiN, TiAlN, מצופה Ti, טין, טין, TiAlN multilement הסרט multilayer.

2.3.2 זיהוי איכות של שכבת הסרט (טבלה 1)

2.3.3 שיטות הניסוי

פני השטח המורכבים המקרטעת של העוּבָּר הוכן על ידי ציפוי יונים מזוהם. על מנת לפתור את הבעיות הטכניות של ציפוי לחומר מורכבים, המחקר הניסוי הבא בוצע.

(1) היעד הקתודה הוא מטאטא המקרטעת, ואת המקרטעת חזקה מקומית נגרמת על ידי רכיבי השדה המגוון אחיד מוביל צריכת חומר היעד אחיד. על ידי שיפור צורה והפצה של השדה המגנטי, מה שהופך את המגנט לנוע בתוך הקתודה, הגדרת המגן ואמצעים אחרים, הוא הבין כי ציפוי הסרט של לחומר עם קצוות מרובים זוויות חללים מרובים המקרטעת על המצע יכול ליצור מתח פנימי איזוטרופי, והסרט הוא קומפקטי, מתמשך ואחיד. המבנה של יעד sputtering מאוזנת מורכבת בעיקר של פלדה מגנטית חיצונית, פלדה מגנטית מרכזית ומגפי מוט מגנטי.

(2) על פי הדרישה של sputtering על פני השטח ציפוי של workpiece מורכבים עם קצוות מרובים זוויות חללים מרובים כדי להשיג את הדרישות המבניות של חומר היעד ואת היעד, סיבוב עמודה מגנטרון המקרטעת היעד אומצה. על פי תנאי עבודה שונים, מטרות ספוג עם מבנה מגנטי או מבנה sputter שימשו. המטרה מגנטרון Gyromagnetic גלילי הוא השימוש השדה המגנטי סביב היעד במקביל צינור היעד אנכי שדה שדה חשמלי, על פני השטח של הצינור בשפופרת היעד משטח אורתוגונלי אלקטרומגנטי, התקנת היעד במרכז החדר בתצהיר, כדי סביב 360 ° כיוון ציפוי ספין; המטרה מגנטית מגנטרון sputtering מותקן בצד של החדר הציפוי. צינור המטרה מסתובב ברציפות במהלך תהליך ציפוי כדי לענות על הצורך של ציפוי כיוונית.

(3) התופעה הסלקטיבית המפרפרת של מרכיבים שונים, קצב הדבקה וההדבקה של הסרט הם שונים, דבר שיוביל להבדל גדול בין הסרט למרכיבי היעד. הבחירה של התנאים התהליך המתאים יהיה למזער את ההשפעה נגד מגרגר על הסרט.

(4) באמצעות מטרה מגנטית מגנטרון מרובה, וקביעת שדה מגנטי עזר בחדר הציפוי מהווה שדה מגנטי סגור, אלא אם כן יש חלוקת שדה מגנטי מול המטרה, היעד בין המטרה על ידי הגדרת אפקט השדה המגנטי עזר, טופס כל השפעה crosslinking אחרים, להפוך את הצפיפות פלזמה להגדיל, את הסחף חפץ, כך קצוות יותר חלל של לחומר כדי להשיג את המטרה של הציוד שהופקדו. תאנה. 1 מראה תרשים סכמטי של שדה מגנטי סגור שנוצר על ידי ארבעה לא שיווי משקל מגנטרון המקרטעת מטרות שדה מגנטי עזר.

2.4 תוצאות ניסוי ודיון

מ דצמבר 2012 עד פברואר 2013, בדיקות ציפוי מבולבל בוצעו על פני השטח של החותמת קטנה לחות ומתקן תקשורת בהתאמה.דגימות טיטן של חותמת קטנה תוצאות הבדיקה לחומר: המראה הסרט הוא טוב, לא סדק, עובי הסרט בין 1 מ ' ~ 5 מ ', אחידות הסרט היה פחות מ 5%, שיעור חור קטן, קשיות הסרט עד 2000 HV, כוח מליטה גבוהה, הידבקות חזקה, לא קילוף שכבת הזרקת, עמידות קורוזיה מעולה, עמידות בחום והתנגדות שחיקה, איזוטרופי טוב; קצב יינון החומר החלקיקים הוא 75% ~ 95%. שיעור התצהיר של פילם ניתן לשליטה (2.0 ~ 2000) nm / s, מהירות יצירת הסרט (2 ~ 13) m / h. כל המדדים בניסוי הגיעו לדרישות העיצוב, התוצאות של הסרט מרוכבים על פני השטח של התקני תקשורת גם הגיעו השפעה צפויה.זה אפשרי ללמוד את אמצעי שליטה אחידים של מגנטרון המקרטעת ציפוי על משטח לחומר עם קצוות מרובים וזוויות חללים מרובים.

IKS PVD, כלים, דגם, דקורטיביים, ציפוי טכנולוגיה אופטי, פנה אלינו עכשיו, iks.pvd @ foxmail.com