Vákuumos párologtatásos bevonat elve
1 、 A vákuumpárologtatásos bevonat felszerelése és fizikai folyamata
A vákuumpárologtató bevonó berendezés főként vákuumkamrából és evakuációs rendszerből áll.A vákuumkamrában található a párolgási forrás (azaz párologtató fűtőelem), az aljzat és a hordozókeret, az aljzatfűtő, a kipufogórendszer stb.
A bevonóanyagot a vákuumkamra párologtató forrásába helyezzük, és nagy vákuum körülmények között a párolgási forrás felmelegíti, hogy elpárologjon.Ha a gőzmolekulák átlagos szabad hatótávolsága nagyobb, mint a vákuumkamra lineáris mérete, miután a párolgási forrás felületéről kiszabaduló filmgőz atomjai és molekulái ritkán akadályozzák más molekulák vagy atomok ütközését, és közvetlenül eléri a bevonandó hordozó felületét.Az aljzat alacsony hőmérséklete miatt a filmgőz részecskék lecsapódnak rajta és filmet képeznek.
Az evaporációs molekulák és a szubsztrátum tapadásának javítása érdekében a szubsztrát megfelelő melegítéssel vagy ionos tisztítással aktiválható.A vákuumpárologtatásos bevonat a következő fizikai folyamatokon megy keresztül, az anyag párolgásától a szállításon át a filmbe való lerakódásig.
(1) Az energia más formáinak hőenergiává alakítására különböző módokon a filmanyagot felmelegítik, hogy bizonyos mennyiségű energiával (0,1-0,3 eV) elpárologjon, vagy gáznemű részecskékké (atomokká, molekulákká vagy atomcsoportokká) szublimálódik.
(2) A gáznemű részecskék elhagyják a fólia felületét, és meghatározott mozgási sebességgel, lényegében ütközés nélkül, egyenes vonalban eljutnak a hordozó felületére.
(3) A szubsztrát felületét elérő gáznemű részecskék összeolvadnak és magot képeznek, majd szilárd fázisú filmmé nőnek.
(4) A filmet alkotó atomok átszervezése vagy kémiai kötése.
2. Párolgásos fűtés
(1) Ellenállás fűtési párolgás
Az ellenállásfűtéses párologtatás a legegyszerűbb és leggyakrabban használt hevítési módszer, amely általában 1500 ℃ alatti olvadáspontú bevonóanyagokra alkalmazható, magas olvadáspontú fémek huzal vagy lemez alakúak (W, Mo, Ti, Ta, bór-nitrid stb.) Általában megfelelő alakú párolgási forrást készítenek, párolgó anyagokkal megtöltve, az elektromos áram Joule-hőjén keresztül a bevonóanyag megolvasztásához, elpárologtatásához vagy szublimálásához, a párolgási forrás alakja főleg többszálú spirálból, U-alakú, szinuszos hullámból áll. , vékony lemez, csónak, kúpos kosár stb. Ugyanakkor a módszer megköveteli, hogy a párolgási forrásanyag magas olvadásponttal, alacsony telítési gőznyomással, stabil kémiai tulajdonságokkal rendelkezzen, ne legyen kémiai reakciója a bevonóanyaggal magas hőmérsékleten, jó hőállóság, kis változás a teljesítménysűrűségben stb. Nagy áramot vesz át a párolgási forráson, hogy felmelegítse és elpárologtassa a filmanyagot közvetlen melegítéssel, vagy a filmanyagot a grafitból készült tégelybe helyezi és bizonyos magas hőmérsékletnek ellenálló fém-oxidok (például A202, B0) és egyéb anyagok közvetett melegítésre, hogy elpárologjanak.
Az ellenálló fűtésű párologtató bevonatnak vannak korlátai: a tűzálló fémek alacsony gőznyomásúak, ezért nehéz vékony filmet készíteni;egyes elemek könnyen ötvözetet képezhetnek a fűtőhuzallal;nem könnyű az ötvözetfólia egységes összetételét elérni.Az egyszerű szerkezet, az alacsony ár és az ellenállásfűtéses elpárologtatási módszer egyszerű kezelése miatt ez a párologtatási módszer nagyon gyakori alkalmazása.
(2) Elektronsugaras fűtésű párologtatás
Az elektronsugaras párologtatás a bevonóanyag elpárologtatásának módszere, amelyet nagy energiasűrűségű elektronsugárral bombáznak vízhűtéses réztégelybe helyezve.A párolgási forrás egy elektronemissziós forrásból, egy elektrongyorsító áramforrásból, egy tégelyből (általában réztégelyből), egy mágneses mező tekercsből és egy hűtővízkészletből áll. Ebben a készülékben a felmelegített anyagot vízbe helyezik. -hűtött tégely, és az elektronsugár az anyagnak csak nagyon kis részét bombázza, míg a megmaradt anyag nagy része nagyon alacsony hőmérsékleten marad a tégely hűtő hatása alatt, amely a tégely bombázott részének tekinthető.Így a párolgás céljára szolgáló elektronsugaras hevítés módszerével elkerülhető a bevonóanyag és a párolgási forrásanyag közötti szennyeződés.
Az elektronsugaras elpárologtató forrás szerkezete három típusra osztható: egyenes ágyúkra (Boules guns), gyűrűs ágyúkra (elektromosan eltérített) és e-ágyúkra (mágnesesen elhajlított).Egy vagy több tégely elhelyezhető egy elpárologtató berendezésben, amely egyszerre vagy külön-külön is képes elpárologtatni és lerakni sok különböző anyagot.
Az elektronsugaras párolgási forrásoknak a következő előnyei vannak.
① Az elektronsugaras bombázású párolgási forrás nagy sugársűrűsége sokkal nagyobb energiasűrűséget érhet el, mint az ellenállásfűtő forrás, amely elpárologtathatja a magas olvadáspontú anyagokat, például W, Mo, Al2O3 stb.
②A bevonóanyagot vízhűtéses réztégelybe helyezzük, amivel elkerülhető a párolgási forrásanyag elpárolgása és a köztük lévő reakció.
③ A hő közvetlenül a bevonóanyag felületére adható, így a hőhatékonyság magas, a hővezetési és hősugárzási veszteség pedig alacsony.
Az elektronsugaras melegítésű bepárlási módszer hátránya, hogy az elektronágyúból származó primer elektronok és a bevonóanyag felületéről a szekunder elektronok ionizálják a párolgó atomokat és a maradék gázmolekulákat, ami időnként befolyásolja a film minőségét.
(3) Nagyfrekvenciás indukciós fűtésű párologtatás
A nagyfrekvenciás indukciós fűtési párologtatás célja, hogy a tégelyt bevonóanyaggal a nagyfrekvenciás spiráltekercs közepébe helyezzék úgy, hogy a bevonóanyag erős örvényáramot és hiszterézis hatást generál a nagyfrekvenciás elektromágneses tér indukciója alatt, ami a filmréteget felmelegíteni, amíg el nem párolog és elpárolog.A párologtató forrás általában egy vízhűtéses nagyfrekvenciás tekercsből és egy grafit vagy kerámia (magnézium-oxid, alumínium-oxid, bór-oxid stb.) tégelyből áll.A nagyfrekvenciás tápegység tízezer-több százezer Hz-es frekvenciát használ, a bemeneti teljesítmény több-több száz kilowatt, minél kisebb a membránanyag térfogata, annál nagyobb az indukciós frekvencia.Az indukciós tekercs frekvenciája általában vízhűtéses rézcsőből készül.
A nagyfrekvenciás indukciós fűtésű bepárlási módszer hátránya, hogy nem egyszerű a bemeneti teljesítmény finombeállítása, az alábbi előnyökkel jár.
①Magas párolgási sebesség
② A párolgási forrás hőmérséklete egyenletes és stabil, ezért nem könnyű előállítani a bevonatcseppek fröccsenését, és elkerülhető a lyukak jelensége a lerakódott filmen.
③ A párolgási forrás egyszer van betöltve, és a hőmérséklet viszonylag könnyen és egyszerűen szabályozható.
Feladás időpontja: 2022.10.28