Princíp nanášania vákuovým naparovaním
1 、 Zariadenie a fyzikálny proces vákuového odparovania
Zariadenie na nanášanie vákuového odparovania pozostáva hlavne z vákuovej komory a evakuačného systému.Vo vákuovej komore sa nachádza zdroj vyparovania (napr. odparovací ohrievač), substrát a rám substrátu, ohrievač substrátu, výfukový systém atď.
Náterový materiál sa umiestni do zdroja vyparovania vákuovej komory a za podmienok vysokého vákua sa zahrieva zdrojom vyparovania, aby sa odparil.Keď je priemerný voľný rozsah molekúl pary väčší ako lineárna veľkosť vákuovej komory, potom, čo atómy a molekuly filmovej pary unikli z povrchu zdroja vyparovania, sú len zriedka bránené zrážkou iných molekúl alebo atómov, a dostať sa priamo na povrch substrátu, ktorý sa má potiahnuť.V dôsledku nízkej teploty podkladu na ňom častice pary filmu kondenzujú a vytvárajú film.
Aby sa zlepšila adhézia molekúl odparovania a substrátu, substrát sa môže aktivovať správnym zahrievaním alebo iónovým čistením.Vákuový naparovací náter prechádza nasledujúcimi fyzikálnymi procesmi od vyparovania materiálu, transportu až po nanášanie do filmu.
(1) Pomocou rôznych spôsobov premeny iných foriem energie na tepelnú energiu sa filmový materiál zahrieva, aby sa odparil alebo sublimoval na plynné častice (atómy, molekuly alebo atómové zhluky) s určitým množstvom energie (0,1 až 0,3 eV).
(2) Plynné častice opúšťajú povrch fólie a sú transportované na povrch substrátu určitou rýchlosťou pohybu, v podstate bez kolízie, v priamke.
(3) Plynné častice, ktoré sa dostanú na povrch substrátu, sa spájajú a tvoria jadrá a potom rastú do filmu v pevnej fáze.
(4) Reorganizácia alebo chemická väzba atómov, ktoré tvoria film.
2, Vyhrievanie odparovaním
(1) Odparovanie odporovým ohrevom
Odparovanie odporovým ohrevom je najjednoduchší a najčastejšie používaný spôsob ohrevu, všeobecne použiteľný pre náterové materiály s bodom topenia pod 1500 ℃, kovy s vysokým bodom topenia v tvare drôtu alebo plechu (W, Mo, Ti, Ta, nitrid bóru atď.) zvyčajne vyrobený do vhodného tvaru zdroja odparovania, zaťaženého odparovacími materiálmi, pomocou Jouleovho tepla elektrického prúdu na roztavenie, odparenie alebo sublimáciu pokovovacieho materiálu, tvar zdroja odparovania zahŕňa hlavne viacvláknovú špirálu, tvar U, sínusoidu , tenká doska, čln, kužeľový kôš atď. Metóda zároveň vyžaduje, aby zdrojový materiál odparovania mal vysokú teplotu topenia, nízky tlak nasýtených pár, stabilné chemické vlastnosti, nemal chemickú reakciu s náterovým materiálom pri vysokej teplote, dobrá tepelná odolnosť, malá zmena hustoty výkonu atď. Prijíma vysoký prúd cez zdroj vyparovania, aby sa zahrial a odparil materiál filmu priamym ohrevom alebo sa materiál filmu vložil do téglika vyrobeného z grafitu a určitej odolnosti voči vysokej teplote oxidy kovov (ako A202, B0) a iné materiály na nepriame zahrievanie na odparovanie.
Odporový ohrevový odparovací náter má obmedzenia: žiaruvzdorné kovy majú nízky tlak pár, z čoho je ťažké vytvoriť tenký film;niektoré prvky sa dajú ľahko vytvoriť zliatinou s vykurovacím drôtom;nie je ľahké dosiahnuť jednotné zloženie zliatinového filmu.Vďaka jednoduchej konštrukcii, nízkej cene a ľahkej prevádzke metódy odparovania odporovým ohrevom ide o veľmi bežnú aplikáciu metódy odparovania.
(2) Odparovanie zahrievaním elektrónovým lúčom
Odparovanie elektrónovým lúčom je spôsob odparovania náterového materiálu jeho bombardovaním elektrónovým lúčom s vysokou hustotou energie umiestnením do vodou chladeného medeného téglika.Zdroj odparovania pozostáva zo zdroja elektrónovej emisie, zdroja energie na urýchlenie elektrónov, téglika (zvyčajne medeného téglika), cievky magnetického poľa a súpravy chladiacej vody atď. V tomto zariadení je ohriaty materiál umiestnený vo vode - chladený téglik a elektrónový lúč bombarduje len veľmi malú časť materiálu, zatiaľ čo väčšina zostávajúceho materiálu zostáva pri veľmi nízkej teplote pod chladiacim účinkom téglika, čo možno považovať za bombardovanú časť téglika.Spôsob zahrievania elektrónovým lúčom na odparovanie by teda mohol zabrániť kontaminácii medzi poťahovým materiálom a materiálom zdroja odparovania.
Konštrukcia zdroja odparovania elektrónového lúča môže byť rozdelená do troch typov: priame pištole (Boules guns), prstencové pištole (elektricky vychyľované) a e-guny (magneticky vychyľované).Jeden alebo viac téglikov môže byť umiestnených v odparovacom zariadení, ktoré sa môže odparovať a ukladať mnoho rôznych látok súčasne alebo oddelene.
Zdroje odparovania elektrónovým lúčom majú nasledujúce výhody.
①Vysoká hustota lúča zdroja odparovania bombardovaním elektrónovým lúčom môže získať oveľa väčšiu hustotu energie ako zdroj odporového ohrevu, ktorý môže odparovať materiály s vysokou teplotou topenia, ako sú W, Mo, Al2O3 atď.
②Poťahový materiál sa umiestni do vodou chladeného medeného téglika, ktorý môže zabrániť vyparovaniu zdroja odparovania a reakcii medzi nimi.
③ Teplo sa môže pridávať priamo na povrch náterového materiálu, vďaka čomu je tepelná účinnosť vysoká a strata vedenia tepla a tepelné žiarenie sú nízke.
Nevýhodou metódy odparovania zahrievaním elektrónovým lúčom je, že primárne elektróny z elektrónovej pištole a sekundárne elektróny z povrchu náterového materiálu budú ionizovať odparujúce sa atómy a molekuly zvyškového plynu, čo niekedy ovplyvní kvalitu filmu.
(3) Vysokofrekvenčné odparovanie indukčným ohrevom
Vysokofrekvenčné indukčné vyhrievacie odparovanie spočíva v umiestnení téglika s povlakovým materiálom do stredu vysokofrekvenčnej špirálovej cievky tak, aby povlakový materiál generoval silný vírivý prúd a hysterézny efekt pri indukcii vysokofrekvenčného elektromagnetického poľa, čo spôsobuje filmovú vrstvu, aby sa zahriala, kým sa nevyparí a nevyparí.Zdroj odparovania vo všeobecnosti pozostáva z vodou chladenej vysokofrekvenčnej cievky a grafitového alebo keramického (oxid horečnatý, oxid hlinitý, oxid bóru atď.) téglika.Vysokofrekvenčný zdroj využíva frekvenciu desaťtisíc až niekoľko stotisíc Hz, príkon je niekoľko až niekoľko stoviek kilowattov, čím menší je objem materiálu membrány, tým vyššia je indukčná frekvencia.Frekvencia indukčnej cievky je zvyčajne vyrobená z vodou chladenej medenej rúrky.
Nevýhodou metódy odparovania vysokofrekvenčného indukčného ohrevu je, že nie je ľahké jemne nastaviť vstupný výkon, má nasledujúce výhody.
①Vysoká rýchlosť odparovania
②Teplota zdroja vyparovania je rovnomerná a stabilná, takže nie je ľahké vyvolať jav striekania kvapôčok povlaku a môže sa tiež vyhnúť javu dier na nanesenom filme.
③ Zdroj vyparovania sa naplní raz a teplota sa dá relatívne ľahko a jednoducho ovládať.
Čas odoslania: 28. októbra 2022