آبکاری در خلا (یا پلاسما با فشار پایین)

آبکاری در خلا به طور کلی، این اصطلاح به فرآیندهایی اطلاق می‌شود که اتم‌ها یا مولکول‌ها را در یک زمان ذخیره می‌کنند، مانند فرآیندهای رسوب‌ گذاری بخار فیزیکی. (PVD) یا رسوب شیمیایی بخار کم فشار (LPCVD)

در خلاء، فشار گاز کمتر از فشار اتمسفر محیط است.

پلاسما محیطی گازی است که در آن یونها و الکترونهای کافی برای هدایت الکتریکی قابل ملاحظه وجود دارد.

آبکاری در خلا رسوب یک فیلم یا پوشش در محیط خلاء (یا پلاسما با فشار پایین) است.

به طور کلی، این اصطلاح به فرآیندهایی اطلاق می‌شود که اتم‌ها یا مولکول‌ها را در یک زمان ذخیره می‌کنند، مانند فرآیندهای رسوب‌گذاری بخار فیزیکی –

 رسوب گذاری مانند پاشش پلاسما با فشار کم (PVD) (LPCVD) یا رسوب شیمیایی بخار کم فشار، همچنین می تواند برای سایر فرایندهای استفاده شود.

  (LPPS)

آبکاری در خلا در پردازش رسوب “میانگین مسیر آزاد” را برای برخورد اتم ها و یون های پرانرژی افزایش می دهد و به کاهش آلودگی گازی در سطح قابل قبول کمک می کند. هنگام ایجاد پلاسما در خلا ، فشار گاز نقش مهمی در آنتالپی ، چگالی ذرات باردار و بدون بار و توزیع انرژی ذرات در پلاسما دارد.

پلاسما در “خلاء خوب” منبعی از یون ها و الکترون ها را فراهم می کند که ممکن است در یک میدان الکتریکی به انرژی زیاد شتاب دهند.

از این یونهای با انرژی بالا می توان برای پاشیدن سطحی به عنوان منبع رسوب و یا بمباران در پردازش یک فیلم   PVD نیز استفاده کرد. فرایندهای رسوب بخار فیزیکی اتمی هستند که در آن موادی که از یک منبع جامد یا مایع بخار می شوند. به عنوان بخار از طریق خلاء یا فشار کم گاز یا محیط پلاسما منتقل می شوند. وقتی با قسمت تماس می گیرد ، متراکم می شود.

(PVD ) برای رسوب فیلم های ماده تبخیر شده استفاده می شود.

.و ممکن است یک عنصر ، آلیاژ یا ترکیب باشد یا با یک ماده هم رسوب(به عنوان مثال ت ای ان) مواد مرکب (رسوب واکنشی) با واکنش رسوب مواد با گاز در محیط رسوب یا حتی ترکیبی از آنها استفاده کرد .

۲ تی آی سی مانند برای رسوب فیلمهایی با ضخامت در محدوده چند نانومتر تا هزاران نانومتر استفاده می شود.

. با این حال ، می توان از آنها برای ایجاد پوشش های چند لایه ، رسوبات ضخیم و ساختارهای مستقل استفاده کرد

آبکاری در خلاء

یک فرآیند است که در آن مواد از منبع تبخیر حرارتی بدون برخورد با مولکول‌های گاز پی وی دی تبخیر خلاء(شامل تصعید) در فضای بین منبع و بستر به زیرلایه می‌رسند.

به طور معمول ، آبکاری در خلا در محدوده فشار گاز

 تور^۵-۱۰ تا ^{۹-۱۰ انجام می شود}

با توجه به میزان آلودگی قابل تحمل در فیلم رسوب شده ،برای دستیابی به نرخ رسوب قابل ملاحظه مواد تبخیر شده باید به دمایی برسند که فشار بخار آن ۱۰ متر تورم یا بیشتر باشد.

منابع معمولی تبخیر عبارتند از سیمهای گرم شده،قایقها یا قوطیها (برای دمای تبخیر زیر ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد) یا پرتوهای الکترونی با انرژی بالا که بر روی سطح ماده منبع (هر درجه حرارت) متمرکز شده و رندر شده اند.

مزایای آبکاری در خلا

۱-فیلم های با خلوص بالا را می توان از مواد منبع با خلوص بالا رسوب داد.

۲-منبع ماده ای که بخار می شود ممکن است جامد به هر شکل و خلوص باشد

۳-مسیر خط دید و “منابع محدود” استفاده از ماسک ها را برای تعیین مناطق رسوب روی بستر و کرکره های بین منبع و بستر برای جلوگیری از رسوب در مواقع نامطلوب امکان پذیر می سازد

۴-نظارت و کنترل نرخ رسوب نسبتاً آسان است

۵-کم هزینه ترین فرآیند پی وی دی است.

معایب آبکاری در خلا

۱-بسیاری از ترکیبات و ترکیبات آلیاژی را فقط می توان به سختی رسوب داد.

۲-منابع و محدود، باعث می شود پوشش سطحی ضعیفی روی سطح های پیچیده ایجاد شود. مگر اینکه وسایل و حرکت مناسب وجود داشته باشد.

۳-مسیرهای دید و منابع با ناحیه محدود منجر به یکنواختی ضعیف ضخامت فیلم در مناطق بزرگ بدون اتصال وحرکت مناسب می‌شوند.

۴-متغیرهای پردازش کمی برای کنترل ویژگی فیلم در دسترس هستند.

۵-استفاده از مواد منبع ممکن است کم باشد.

۶-بارهای حرارتی تابشی زیاد می توانند در سیستم رسوب گذاری وجود داشته باشند.

۷-به طور کلی محفظه های حجم بالا برای حفظ فاصله قابل توجه بین منبع گرم و بستر مورد نیاز است.

کاربرد وکیوم کوتینگ آبکاری در خلاء کجاست؟

تبخیر در خلاء،برای ایجاد پوشش های تداخل نوری با استفاده از شاخص بالا و پایین مواد شکست،پوشش آینه،پوشش های تزئینی، فیلم های ضد نفوذ بر روی مواد بسته بندی انعطاف پذیر، فیلم های رسانای الکتریکی و پوشش های محافظ در برابر خوردگی استفاده می شود.

آبکاری فلزات فلزسازی یا سخت سازی فلز در خلاء نامیده می شود.

رسوب پاششی                         

رسوب کند و پاش،رسوب ذرات بخار شده از یک سطح (هدف کندوپاش)توسط فرآیند کند و پاش فیزیکی است. کندوپاش فیزیکی یک فرآیند تبخیر غیر حرارتی است که در آن اتم های سطحی به طور فیزیکی با انتقال تکانه از یک ذره بمباران پرانرژی که معمولاً یک یون گازی است که از پلاسما یا یک “تفنگ یونی” شتاب می گیرد، خارج می شود.که در آن ذرات پاشیده در فاز بین هدف و بستر،از برخورد فاز گاز رنج نمی برند  (کمتر از ۵ میلی تور) انجام داد.

یا منعکس می‌شوند، قبل از اینکه به زیرلایه برسند، توسط برخوردهای فاز گاز “گرما” می‌شوند (بین ۵-۱۵ میلی تور )انجام داد.

رایج ترین منابع پاشش،مگنترون های مسطح هستند.

در آن پلاسما از نظر مغناطیسی،نزدیک به سطح مورد نظر محدود شده و یون ها از پلاسما به سطح هدف شتاب می گیرند.

در پیکربندی نامتعادل مگنترون،میدان مغناطیسی به گونه ای پیکربندی شده است که به الکترون ها اجازه می دهد تا از هدف فرار کرده و یک پلاسما تشکیل دهند.سرعت پاشش زیاد در پاشش مگنترون امکان رسوب واکنشی فیلم های ترکیبی را فراهم می کند تا زمانی که هدف پاشش اجازه نداشته باشد با گاز واکنشی واکنش نشان دهد و یک ترکیب با سرعت پاشش کم (مسمومیت هدف) ایجاد کند.

مزایای رسوب پاششی

۱-مواد،آلیاژها و ترکیبات را می توان پاشیده و ته نشین کرد.

۲- پاشیدن،یک منبع تبخیر پایدار و طولانی مدت را فراهم می کند.

۳-در برخی از پیکربندی ها منبع پاشش،می تواند یک شکل تعریف شده مانند خط یا سطح میله یا استوانه باشد.

۴-در برخی از تنظیمات ، رسوب واکنشی را می توان به راحتی با استفاده از گونه های گازی واکنشی که در پلاسما فعال می شوند ، انجام داد.

۵-گرمای تابشی بسیار کمی در فرایند رسوب گذاری وجود دارد

۶-منبع و بستر را می توان نزدیک به هم قرار داد

۷-محفظه ته نشینی می تواند حجم کمی داشته باشد

معایب رسوب پاششی

۱-نرخ پاشش در مقایسه با مواردی که می توان در تبخیر حرارتی به دست آورد پایین است

۲-در بسیاری از پیکربندی‌ها،توزیع شار رسوبی غیر یکنواخت است.

برای به دست آوردن فیلم‌هایی با ضخامت یکنواخت،نیاز به فیکسچر متحرک دارد.

۳-پاشیدن اغلب گران هستند و استفاده از مواد ممکن است ضعیف باشد.

۴-قسمت اعظم انرژی روی هدف تبدیل به گرما می شود که باید حذف شود

۵-در برخی موارد ، آلودگی های گازی در پلاسما “فعال” می شوند و آلودگی فیلم را بیشتر از آبکاری در خلا مشکل ساز می کند.

۶-در رسوب پاشش واکنشی ، ترکیب گاز باید به دقت کنترل شود تا از مسمومیت هدف پاشنده جلوگیری شود

کاربرد رسوب پاششی در کجاست؟

رسوب پاششی به طور گسترده ای برای رسوب فلزی شدن لایه نازک روی مواد نیمه هادی، پوشش روی شیشه های معماری، پوشش بازتابنده روی پلیمرها، فیلم های مغناطیسی برای رسانه های ذخیره سازی، فیلم های رسانای الکتریکی شفاف روی شیشه و تارهای انعطاف پذیر، روان کننده های لایه خشک، پوشش مقاوم در برابر سایشبر روی ابزار و پوشش های تزئینی می باشد.

  استفاده می شود.

رسوب قوس بخار    

در رسوب قوس بخار ، منبع بخار تبخیر آند یا کاتد یک قوس الکتریکی با ولتاژ پایین و جریان بالا در خلا خوب یا گاز کم فشار است. پیکربندی معمول قوس کاتدی است که در آن تبخیر از قوسی است که روی یک سطح کاتدی جامد در حال حرکت است.

در پیکربندی قوس آندی ، از قوس برای ذوب مواد اولیه که در یک بوته وجود دارد استفاده می شود.

در فرآیند تبخیر قوس،گلبول های مذاب (ماکرو) می توانند تشکیل شوند. و بر روی بستر،رسوب کنند.برای جلوگیری از این مشکل، ممکن است از یک مجرای پلاسما برای خم کردن ذرات باردار خارج از خط دید منبع استفاده شود و ماکروها روی دیواره‌های مجرا رسوب کنند.

مزایای رسوب قوس بخار

۱-تمام مواد رسانای الکتریکی را می توان بخار کرد.

۲- قوس پلاسما در یونیزاسیون مواد تبخیر شده و همچنین گازهای واکنشی مورد استفاده قرار می گیرد. و در رسوب واکنشی موثر است.

۳-یونهای مواد فیلم را می توان قبل از رسوب به انرژی بالایی تسریع کرد.

۴-گرمایش تابشی کمی وجود دارد (رسوب قوس کاتدی)

۵-گازهای واکنشی در پلاسما فعال می شوند تا به فرآیندهای رسوب واکنشی کمک کنند

۶-مسمومیت سطح کاتدی در طول رسوب بخار قوس واکنشی بسیار کمتر از رسوب پاشش واکنشی است

معایب رسوب قوس بخار

۱-فقط مواد رسانای الکتریکی را می توان بخار کرد.

۲-گرمایش تابشی بالا (قوس آندی) وجود دارد

۳-گلبول های مذاب یا(ماکروها)،می توانند از فیلم رسوب کرده و گره هایی روی سطح ایجاد کنند که از الکترود خارج شده اند.

آبکاری یونی

از بمباران همزمان یا دوره ای ذرات پر انرژی فیلم رسوبات استفاده می کند.آبکاری یونی برای اصلاح و کنترل ترکیب و خواص فیلم رسوب شده،استفاده می شود.همچنین برای و بهبود پوشش و چسبندگی سطح از آبکاری یونی استفاده می شود.

مواد رسوب دهنده ممکن است با تبخیر، پاشش،فرسایش قوس یا سایر منابع تبخیر بخار شوند . همچنین می توان آن را از تجزیه یک گونه پیش ساز بخار شیمیایی به دست آورد. ذرات پرانرژی مورد استفاده برای بمباران معمولاً یونهای یک گاز بی اثر یا واکنشی یا یونهای مواد رسوب دهنده (یونهای فیلم) هستند.

آبکاری یون را می توان در محیط پلاسما انجام داد.یونهای آبکاری از پلاسما استخراج می شوند.

یونهای آبکاری در یک تفنگ یونی جداگانه تشکیل شده اند و یون سازی در محیط خلاء انجام می شود.

مزایای آبکاری یونی آبکاری در خلا

۱-انرژی قابل توجهی را می توان با بمباران ذرات پرانرژی به سطح فیلم رسوب کننده وارد کرد.

۲-بسته بندی اتمی در نزدیکی سطح فیلم در حال رشد را می توان با بمباران همزمان یون (لایه برداری اتمی) متراکم کرد.

۳-پوشش سطح را می توان بیش از آبکاری در خلا و رسوب کندوپاش به دلیل اثرات پراکندگی گاز و کندوپاش / رسوب مجدد بهبود بخشید.

۴ آبکاری کنترل شده،برای تغییر خواص پوشش،مانند چسبندگی،چگالی،تنش فیلم،خواص نوری و غیره می تواند استفاده شود.

۵-خواص فیلم به زاویه وقوع شار مواد رسوب شده،بستگی دارد،تا به رسوب پاشش و آبکاری در خلا به دلیل چسبندگی اتمی و اثرات پاشش یا تغییر مکان انجام شود.

۶-برای بهبود ترکیب شیمیایی مواد فیلم با واکنش های شیمیایی بمباران را می توان افزایش داد.بمباران و کند و پاش گونه های واکنش نداده از سطح در حال رشد در طی رسوب واکنشی استفاده کرد.

۷-در برخی از کاربردها ، از پلاسما می توان برای فعال کردن گونه های واکنشی و ایجاد گونه های شیمیایی جدید ستفاده کرد که به آسانی جذب می شوند تا به روند رسوب واکنشی کمک کنند.

معایب آبکاری یونی

۱-متغیرهای پردازشی زیادی برای کنترل وجود دارد

۲-بمباران یونی یکنواخت روی سطح زیر لایه که منجر به تغییرات ویژگی فیلم در سطح می شود دشوار است.

۳-گرمایش بستر می تواند بیش از حد باشد

۴-تحت برخی شرایط ، گاز بمباران ممکن است در فیلم در حال رشد گنجانده شود.

۵-تحت برخی شرایط ، ممکن است تنش بیش از حد فیلم فشاری باقیمانده توسط لایه برداری اتمی ایجاد شود

آبکاری یونی برای رسوب پوشش های سخت مواد مرکب استفاده می شود.روی سطوح پیچیده،پوشش های فلزی چسبنده،پوشش های نوری با چگالی بالا و پوشش های منسجم بر استفاده می شود.

 

رسوب بخار شیمیایی با پلاسما (PECVD)

اتم ها یا مولکول ها را با کاهش تجزیه یک گونه پیش ساز بخار شیمیایی که حاوی مواد برای (سی وی دی ) رسوب بخار شیمیایی رسوب گذاری است ، رسوب می دهد. کاهش معمولاً با استفاده از هیدروژن در دمای بالا انجام می شود. تجزیه با فعال سازی حرارتی انجام می شود. استفاده از پلاسما اجازه می دهد تا کاهش یا تجزیه در دمای پایین تر از استفاده از دما به تنهایی انجام شود.

(DVP) یا آبکاری در خلا تقویت شده،با پلاسما،چه مزایایی دارد؟

۱-بسیاری از مواد عنصری، آلیاژی، شیشه ای و ترکیبی را می توان رسوب داد

۲-ریزساختار مواد می تواند در طیف وسیعی متفاوت باشد ، گاهی از بی شکل تا چند بلوری تا تک کریستال نرخ رسوب بالا

۳-طرح های پیچیده را می توان به صورت یکنواخت پوشاند.

۴-تجهیزات با سایر فرآیندهای آبکاری در خلاء سازگار است

عیب آبکاری یا(PVD)تقویت شده با پلاسما چیست؟

۱-معمولاً برای تجزیه یا واکنش کامل دمای رسوب بالا مورد نیاز است

۲-برخی از مواد پیش ساز ممکن است گران ، خطرناک یا ناپایدار باشند

۳-گازها و بخارات فرآوری و محصولات جانبی باید توسط سیستم پمپاژ دفع شوند

۴-متغیرهای پردازشی زیادی مانند غلظت بخار ، ترکیب گاز ، مشخصات گرمایش و الگوی جریان گاز وجود دارد

۵-تجزیه ناقص مواد پیش ساز،می تواند ناخالصی های نامطلوبی را،در مواد آبکاری داده باقی بگذارد.

(CVD)یا آبکاری تقویت شده با پلاسما در کجا کاربرد دارد؟

در پردازش نیمه هادی، از این فرآیند سی وی دی  برای رسوب فیلم های عایق و کپسوله، فیلم های سیلیکونی آمورف و پلی کریستال و برای رسوب لایه‌های کربنی الماس مانند افزایش‌یافته پلاسما با فشار پایین استفاده می شود.

در فلز سازی هادی برای مقاومت در برابر سایش استفاده می‌شود و در فرآیندهای رسوب‌گذاری هیبریدی برای ارائه گونه‌های واکنش‌دهنده استفاده می شود.

فرآیندهای آبکاری در خلا هیبریدی

در برخی موارد، دو تکنیک رسوب دهی را می توان همزمان یا به صورت متوالی مورد استفاده قرار داد. یک مثال استفاده از رسوب پاششی یک فلز در ارتباط با کربن کم فشار و افزایش کربن کربن از استیلن برای رسوب کاربید فلزی به عنوان یک پوشش مقاوم در برابر سایش بر روی ابزار است . در صورت وجود نیتروژن ، می توان کربنیترید را رسوب داد . تغییر نسبت نیتروژن و کربن در رسوب کربنیترید تیتانیوم می تواند طیف وسیعی از رنگ ها را از سیاه تا بنفش تا طلایی ایجاد کند.

از این پوشش ها برای کاربردهای تزئینی و مقاوم در برابر سایش استفاده می شود. مواد کامپوزیت پلیمری آلی فلزی را می توان با ترکیبی از تبخیر یا پاشش همراه با پلیمریزاسیون پلاسما از یک ماده آلی رسوب داد.

تجهیزات پردازش آبکاری در خلا

تجهیزات مورد استفاده برای ایجاد محیط آبکاری در خلا بخشی جدایی ناپذیر از این فرآیند است. قسمتهای اصلی سیستم رسوب دهانه عبارتند از: محفظه رسوب گذاری ، فیکسچر که قطعات را باید پوشاند و سیستم پمپاژ خلاء که گازها و بخارات را از محفظه رسوب خارج می کند.

طولانی باشند و در بخار برای ایجاد دوده هسته ای نشوند .

ایجاد خلاء در آبکاری خلا دارای دو هدف است:

۱) کاهش فشار گاز،به اندازه ای که اتم های بخار شده،دارای یک مسیر با میانگین طولانی باشند،و در بخار برای ایجاد دوده هسته ای نشوند.

۲) کاهش سطح آلودگی تا حدی که بتوان فیلم مورد نظر را رسوب داد.  

فیکسچر،بسترهای پوشش داده شده را نگه می دارد.حرکت را نسبت به منبع تبخیر،فراهم می کند و برای ایجاد رسوب یکنواخت در یک منطقه وسیع از یک سطح پیچیده یا روی بسیاری از بسترها ضروری است. زمان چرخه ثابت و فرآیند،توان را تعیین می کند.

محفظه ته نشین دارای اندازه است و دارای فضایی برای لوازم جانبی مانند کرکره ، مانیتورهای سرعت رسوب ، بخاری و غیره است.

ته نشینی لایه های نازک و پوشش ها به طور مداوم در حال تکامل است. ین امر در مورد فرآیندها ، تجهیزات ، برنامه ها و بازارها صادق است.

اغلب ، تصمیم برای استفاده از فرایندهای آبکاری در خلا تحت تأثیر نگرانی های زیست محیطی است ، زیرا آنها “فرآیندهای خشک” هستند.

در حال توسعه شامل لایه های شفاف و ضد نفوذ برای تارهای پلیمری و ظروف سه بعدی،پوشش های تزئینی مقاوم در برابر سایش برای بسیاری از صنایع کاربرد دارد.

کاربرد های دیگر،پوشش هایی برای جایگزینی کروم آبکاری شده،پوشش های مقاوم در برابر خوردگی برای جایگزینی کادمیوم و موارد دیگر است. 

برای خرید و تعمیر انواع پمپ دستگاه آبکاری وکیوم با ما تماس بگیرید.

تهران-اصفهان

تلفن :۰۲۱۵۵۲۵۲۱۵۳

همراه:۰۹۱۳۵۹۳۷۴۳۴

تلفن کارگاه اصفهان:۰۳۱۳۳۷۶۰۳۵۰

همراه:۰۹۱۳۵۹۳۷۴۳۴