עקרון ציפוי אידוי ואקום
1、ציוד ותהליך פיזי של ציפוי אידוי ואקום
ציוד ציפוי אידוי ואקום מורכב בעיקר מתא ואקום ומערכת פינוי.בתוך תא הוואקום ישנם מקור אידוי (כלומר דוד אידוי), מצע ומסגרת מצע, מחמם מצע, מערכת פליטה וכו'.
חומר הציפוי ממוקם במקור האידוי של תא הוואקום, ובתנאי ואקום גבוה, הוא מחומם על ידי מקור האידוי כדי להתאדות.כאשר הטווח החופשי הממוצע של מולקולות האדים גדול מהגודל הליניארי של תא הוואקום, לאחר שהאטומים והמולקולות של אדי הסרט נמלטו מפני השטח של מקור האידוי, לעיתים רחוקות נפגעים מהתנגשות של מולקולות או אטומים אחרים, ולהגיע ישירות לפני השטח של המצע לציפוי.בשל הטמפרטורה הנמוכה של המצע, חלקיקי אדי הסרט מתעבים עליו ויוצרים סרט.
על מנת לשפר את ההידבקות של מולקולות האידוי והמצע, ניתן להפעיל את המצע על ידי חימום נכון או ניקוי יונים.ציפוי אידוי ואקום עובר את התהליכים הפיזיקליים הבאים מאיידוי החומר, הובלה ועד לתצהיר לסרט.
(1)באמצעות דרכים שונות להמיר צורות אחרות של אנרגיה לאנרגיה תרמית, חומר הסרט מחומם כדי להתאדות או לעבור סובלימציה לחלקיקים גזים (אטומים, מולקולות או אשכולות אטומיים) עם כמות מסוימת של אנרגיה (0.1 עד 0.3 eV).
(2) חלקיקים גזים עוזבים את פני הסרט ומועברים אל פני המצע במהירות מסוימת של תנועה, למעשה ללא התנגשות, בקו ישר.
(3) החלקיקים הגזים המגיעים לפני השטח של המצע מתלכדים ומתגבשים, ואז גדלים לסרט שלב מוצק.
(4) ארגון מחדש או קשר כימי של האטומים המרכיבים את הסרט.
2、חימום באידוי
(1) אידוי בחימום התנגדות
אידוי בחימום התנגדות היא שיטת החימום הפשוטה והנפוצה ביותר, החלה בדרך כלל על חומרי ציפוי עם נקודת התכה מתחת ל-1500℃, מתכות בנקודת התכה גבוהה בצורת חוט או יריעה (W, Mo, Ti, Ta, בורון ניטריד וכו') עשוי בדרך כלל לצורה מתאימה של מקור אידוי, עמוס בחומרי אידוי, דרך חום הג'ול של זרם חשמלי להמסה, אידוי או סובלימציה של חומר הציפוי, צורת מקור האידוי כוללת בעיקר ספירלה רב-גדילית, בצורת U, גל סינוס , צלחת דקה, סירה, סל חרוט וכו'. יחד עם זאת, השיטה דורשת מחומר מקור האידוי להיות בעל נקודת התכה גבוהה, לחץ אדי רוויה נמוך, תכונות כימיות יציבות, ללא תגובה כימית עם חומר הציפוי בטמפרטורה גבוהה, עמידות בחום טובה, שינוי קטן בצפיפות ההספק וכו'. הוא מאמץ זרם גבוה דרך מקור האידוי כדי לגרום לו להתחמם ולאדות את חומר הסרט על ידי חימום ישיר, או להכניס את חומר הסרט לתוך כור ההיתוך עשוי גרפיט ועמיד בטמפרטורה גבוהה מסוימת תחמוצות מתכת (כגון A202, B0) וחומרים אחרים לחימום עקיף להתאדות.
ציפוי אידוי בחימום התנגדות יש מגבלות: למתכות עקשן יש לחץ אדים נמוך, שקשה ליצור סרט דק;אלמנטים מסוימים קל ליצור סגסוגת עם חוט החימום;לא קל להשיג הרכב אחיד של סרט הסגסוגת.בגלל המבנה הפשוט, המחיר הנמוך והתפעול הקל של שיטת אידוי בחימום התנגדות, זהו יישום נפוץ מאוד של שיטת אידוי.
(2) אידוי חימום קרן אלקטרונים
אידוי קרן אלקטרונים היא שיטה לאידוי חומר הציפוי על ידי הפצצתו בקרן אלקטרונים בעלת צפיפות אנרגיה גבוהה על ידי הנחתו בכור נחושת מקורר במים.מקור האידוי מורכב ממקור פליטת אלקטרונים, מקור כוח להאצת אלקטרונים, כור היתוך (בדרך כלל כור נחושת), סליל שדה מגנטי ומערכת מי קירור וכו'. במכשיר זה, החומר המחומם מונח במים כור היתוך מקורר, וקרן האלקטרונים מפגיזה רק חלק קטן מאוד מהחומר, בעוד שרוב החומר הנותר נשאר בטמפרטורה נמוכה מאוד תחת השפעת הקירור של כור ההיתוך, שניתן להתייחס אליו כחלק המופגז של כור ההיתוך.לפיכך, השיטה של חימום קרן אלקטרונים לאידוי יכולה למנוע זיהום בין חומר הציפוי לחומר מקור האידוי.
ניתן לחלק את המבנה של מקור אידוי אלומת האלקטרונים לשלושה סוגים: רובים ישרים (תותחי בולס), רובי טבעת (מוטים חשמלית) ואקדחים אלקטרוניים (מוטים מגנטית).ניתן להציב כור היתוך אחד או יותר במתקן אידוי, שיכול להתאדות ולהפקיד חומרים רבים ושונים בו-זמנית או בנפרד.
למקורות אידוי קרן אלקטרונים יש את היתרונות הבאים.
①צפיפות האלומה הגבוהה של מקור האידוי בהפצצת האלקטרונים יכולה להשיג צפיפות אנרגיה גדולה בהרבה ממקור החימום ההתנגדות, שיכול לאדות חומרים בנקודת התכה גבוהה, כגון W, Mo, Al2O3 וכו'.
②חומר הציפוי מונח בכור היתוך נחושת מקורר במים, שיכול למנוע את אידוי חומר מקור האידוי ואת התגובה ביניהם.
③ ניתן להוסיף חום ישירות על פני חומר הציפוי, מה שהופך את היעילות התרמית לגבוהה ואובדן הולכת חום וקרינת חום נמוכה.
החיסרון של שיטת אידוי קרן האלקטרונים הוא שהאלקטרונים הראשוניים מאקדח האלקטרונים והאלקטרונים המשניים מפני השטח של חומר הציפוי יייננו את האטומים המתאדים ומולקולות הגז שיוריות, מה שישפיע על איכות הסרט לפעמים.
(3) אידוי חימום אינדוקציה בתדר גבוה
אידוי חימום אינדוקציה בתדר גבוה הוא למקם את כור ההיתוך עם חומר הציפוי במרכז הסליל הספירלי בתדר גבוה, כך שחומר הציפוי יוצר זרם מערבולת חזק ואפקט היסטרזה תחת השראת שדה אלקטרומגנטי בתדר גבוה, הגורם ל- שכבת הסרט להתחמם עד שהיא מתאדה ומתאדה.מקור האידוי מורכב בדרך כלל מסליל בתדר גבוה מקורר במים ומכור היתוך גרפיט או קרמי (תחמוצת מגנזיום, תחמוצת אלומיניום, תחמוצת בורון וכו').ספק הכוח בתדר גבוה משתמש בתדר של עשרת אלפים עד כמה מאות אלפי הרץ, הספק המבוא הוא כמה עד כמה מאות קילוואט, ככל שנפח חומר הממברנה קטן יותר, כך תדר האינדוקציה גבוה יותר.תדר סליל אינדוקציה עשוי בדרך כלל מצינור נחושת מקורר מים.
החיסרון של שיטת אידוי חימום אינדוקציה בתדר גבוה הוא שזה לא קל להתאים את כוח הקלט, יש לה את היתרונות הבאים.
①קצב אידוי גבוה
②הטמפרטורה של מקור האידוי היא אחידה ויציבה, כך שלא קל לייצר את התופעה של התזת טיפות ציפוי, והיא יכולה גם למנוע את התופעה של חרירים על הסרט המופקד.
③ מקור האידוי נטען פעם אחת, והטמפרטורה קלה יחסית ופשוטה לשליטה.
זמן פרסום: 28 באוקטובר 2022