Vienodo magnetinio sputterinio dangų kontrolė sudėtingame ruošinio paviršiuje

Vienodas magnetrono purškimo dangos valdymas sudėtingame ruošinio paviršiuje

Straipsnyje pristatomas plėvelės dangos mechanizmas ir sudėtingos ertmės apdailos paviršiaus techninės charakteristikos. Norint pasiekti tokias problemas kaip netolygus tikslinės medžiagos vartojimas, įgaubtas erozijos žiedas ir netolygus ir tankus plėvelės storis kompleksinio ruošinio dengimo procese, eksperimente buvo naudojamas besisukantis stulpelio magnetrono purškimo tikslas . Įvairios dangos mašinoje buvo sumontuotos kelios užduotys ir medžiagos. Tikslas gali laisvai suktis, kad suvoktų krypties dangos poreikį; Naudojant daugelio magnetronų purškimo taikinį ir nustatant nesubalansuoto magnetrono purškimo katodo tikslinės struktūros tobulinimo pagalbinį magnetinį lauką, siekiant pagerinti vakuuminio dengimo kameros plazmos tankį, taip pagerinant purškimo artefaktų šlapimo srovės nusėdimo dangą ir pan. toje pačioje plokštumoje, su sudėtinga forma ir vidinės ertmės struktūra ant apdailos paviršiaus dangos storio vienodos, tankios ir nepertraukiamos funkcinės kompozicinės plėvelės.

Dėl kraštų ir daug sudėtingesnės nei ertmės paviršiaus dengimo, cheminė dengimo technologija šiuo metu namuose ir užsienyje yra daugiau, kaip tai buvo daroma ir ruošinio paviršiaus dengimo vakuuminio magnetrono purškimo plėvelės technologijoje, šiuo metu daugiausiai taisyklė ir plokščias paviršiaus paruošimas vienai ar sudėtinei membranai ir yra plačiai naudojamas mašinose, elektronikoje, energijoje, medžiagose, informacijoje , kosminėje erdvėje ir kitose srityse, pavyzdžiui, pjovimo įrankiuose, aparatūros įrankiuose, mobiliuosiuose telefonuose, nešiojamuose kompiuteriuose įvairių tipų jutikliai ir dalys turi specialius reikalavimus ir tt Dėl vakuuminės plėvelės formavimo technologijos savybių sudėtinga ir sudėtinga kontroliuoti plėvelės formavimo proceso plėvelės storį, vienodumą ir sukibimo jėgą dėl sudėtingo ruošinio paviršiaus. Sparčiai plintant mašinų gamybos pramonei, ruošinio paviršiaus dengimo technologijos taikymo sritis išplėsta nuo pjovimo įrankių iki tikslaus štampavimo, aerokosminių dalių ir elektroninių priedų papildinio. Atsiranda nauji aukštos kokybės plėvelės sluoksniai, tokie kaip TiAlCN, AlCrN, TiSiN, deimantinis sluoksnis ir kt., Kurie pagerina liejimo tarnavimo laiką ir apdirbimo efektyvumą. Labai svarbu ištirti vienodą magnetroninių purškimo dangų technologijos kontrolę sudėtingo ruošinio paviršiuje.

1. Magnetrono purškimo dangos mechanizmas ir techninės charakteristikos

1.1 magnetrono purškimo dangos mechanizmas

Magnetronų purškimo darbo mechanizmas yra tas, kad, veikiant elektriniam laukui E, elektronai susiduria su argono atomais, skrendant į substratą ir jonizuodami teigiamą joną Ar ir naujus elektronus. Nauji elektronai skrenda į substratą, Ar jonai pagreitėja iki katodo tikslo, veikiant elektriniam laukui, ir bombarduoja tikslinį paviršių dideliu energijos kiekiu, kad tikslinės srovės taptų. Sputterizuojančiose dalelėse neutralus tikslinis atomas arba molekulės yra nusėdamos ant substrato, kad susidarytų plona plėvelė, o generuoti antriniai elektronai paveiks elektrinį lauką ir magnetinį lauką, kad sukurtų EB dreifą, kurio judesio trajektorija yra panaši į cikloidą. Elektronai perkelia žiedinį judėjimą ant tikslinio paviršiaus ir yra susieti su plazmos regionu ant tikslinio paviršiaus. Šiame regione daugybė jonų yra jonizuojami, kad bombarduotų taikinį, taip pasiekiant aukštą nusėdimo greitį. Didėjant susidūrimų skaičiui, antrinių elektronų energija yra išeikvota, ir jie palaipsniui pasitraukia nuo tikslinio paviršiaus, o galiausiai užsandarina ant pagrindo veikiant elektriniam laukui E. Magnetrono purškimas yra susidūrimo procesas tarp atsitiktines daleles ir tikslą. Per sudėtingą sklaidos procesą ir tikslinio atomo susidūrimą jis nukreipia tikslinį atomą. Tikslinis atomas susiduria su kitais tiksliniais atomais ir sudaro kaskadinį procesą.

1.2 techninio taikymo charakteristikos

Magnetroninis purškimas yra greitas purškimo procesas esant žemam slėgiui. Reikia efektyviai padidinti dujų jonizacijos greitį. Plazmos tankį galima padidinti įvedant magnetinį lauką ant tikslinio katodo paviršiaus ir naudojant įkrautų dalelių magnetinio lauko suvaržymus, kad padidėtų purškimo greitis.

Magnetrono purškimo metu elektronų judėjimas magnetiniame lauke lorentz jėga, jų trajektorija yra sulenkta ir netgi sukelia spiralinį judėjimą, judėjimo kelias, taip padidėjęs susidūrimų su darbo dujomis skaičius, didėja plazmos tankis, todėl magnetrono purškimo greitis yra labai didelis pagerėjo ir gali dirbti esant mažai purškimo įtampai ir oro slėgiui, sumažėja membranos taršos tendencija; Tuo pačiu metu padidėja atominės energijos pavojus ant pagrindo paviršiaus, todėl plėvelės kokybė gali būti pagerinta. Elektronai, praradę energiją dėl pakartotinių susidūrimų, pasiekia anodą ir tampa mažos energijos elektronais, kad substratas ne perkaitintų. Todėl magnetrono purškimas turi „didelės spartos“ ir „žemos temperatūros“ privalumus. Magnetrono purškimo dangos trūkumas yra tas, kad jis negali paruošti izoliatoriaus plėvelės, o nelyginis magnetroninis elektrodas, naudojamas magnetrono elektrode, sukels reikšmingą netolygų taikinį. medžiagos, dėl kurios sumažėja tikslinės medžiagos panaudojimo lygis, kuris paprastai yra tik 20% ~ 30%. Magnetrono purškimo tikslo panaudojimo lygis yra svarbus parametras, skirtas magnetroninių purškimo šaltinių inžinerinio projektavimo ir gamybos proceso sąnaudų apskaitai. siekiant pagerinti tikslinių medžiagų panaudojimo lygį, buvo tiriamos įvairios dinaminių taikinių formos, tarp kurių pagrindinis tikslas buvo sukamasis magnetinis laukas, kurio cilindrinis taikinys buvo plačiai naudojamas pramonėje, ir tokių panaudotų medžiagų panaudojimo lygis buvo 70% .Pagrindiniai magnetrono purškimo tikslai gali būti suskirstyti į tris tipus iš geometrinės formos: stačiakampio plokštumos, apvalios plokštumos ta taikinys ir cilindrinis taikinys.

2. Vienodas purškimo dangos valdymas ant sudėtingų ertmių ruošinių paviršiaus

2.1 esamos techninės problemos

(1) katodo taikinys yra plokščias purškimas, kurį sukelia vietinis stiprus purškimas, kurį sukelia nelygios magnetinio lauko sudedamosios dalys, dėl to gaunamas netolygus taikinio ir įgaubto erozijos žiedo suvartojimas. (2) ruošinio paviršius yra nusodintas ir padengtas keliais sluoksniais plėvelės, o rišamoji jėga tarp apatinio sluoksnio ir plėvelės sluoksnio nėra vienoda ir tvirta. Tuo pačiu metu yra skirtingų komponentų purškimo reiškiniai ir plėvelės sluoksnio antisputavimo efektas, todėl plėvelės sluoksnio sudėtis ir taikinys labai skiriasi.

2.2 techninė analizė ir mokslinė koncepcija

(1) ruošinio paviršius su keliais kraštais ir kampais bei daugybe ertmių yra nusodintas ir padengtas keliais sluoksniais plėvelės. Planuojama priimti besisukančią stulpelio magnetrono purškimo tikslą, ir keli tikslai ir medžiagos yra įrengtos skirtingose padengimo mašinos padėtyse. Tikslas gali suktis laisvai, kad būtų pasiektas krypties dangos poreikis. (2) buvo nustatyti keli magnetroniniai purškimo tikslai ir pagalbiniai magnetiniai laukai, siekiant pagerinti nesubalansuotų magnetronų purškimo katodo taikinių struktūrą, pagerinti plazmos tankį vakuuminio dengimo kameroje ir toliau gerinti purškimo ruošinio šališkumą, kad susidarytų nusodinimas ir padengimas. (3) netolygus plokščiojo purškimo katodo taikinio magnetinio lauko komponentas sukelia įgaubtą erozijos žiedą. Numatoma pakeisti magnetinio lauko pasiskirstymą, kad būtų pasiektas izotropinis vidinis įtempimas sudėtingame ruošinyje, purškiant ant pagrindo, ir sujungti tankią, tęstinę ir vienodą plėvelę.

2.3 eksperimentiniai metodai ir techninis maršrutas

2.3.1 eksperimentinės medžiagos

Eksperimente buvo panaudota šešių stočių magnetrono purškimo įranga, kurią daugiausia sudarė vakuumo surinkimo sistema, vakuumo aptikimas, vakuuminė krosnis, katodo magnetronas, dujų įvesties sistema ir maitinimas. Fizinis garų nusodinimas PVD magnetrono purškimo procesas. Katodo medžiagos: Ti, TiN, TiAlN, padengtas Ti, TiN, TiN, TiAlN daugiasluoksnė daugiasluoksnė plėvelė.

2.3.2 plėvelės sluoksnio kokybės nustatymas (1 lentelė)

2.3.3 eksperimentiniai metodai

Sudėtinė paviršiaus purškimo plėvelė, pagaminta iš ruošinio, buvo pagaminta, jei purškiama jonų danga. Siekiant išspręsti sudėtingų ruošinių dengimo technines problemas, atlikti šie eksperimentiniai tyrimai.

(1) katodo taikinys yra plokščias purškimas, o vietinis stiprus purškimas, kurį sukelia netolygūs magnetinio lauko komponentai, lemia netolygų medžiagos sunaudojimą. Pagerinus magnetinio lauko formą ir pasiskirstymą, kad magnetas judėtų katodo viduje, nustatomas skydas ir kitos priemonės, suprantama, kad ruošinio plėvelės danga su keliais kraštais ir kampais bei daugelio ertmių purškimu ant pagrindo gali sukurti izotropinė vidinė įtampa ir plėvelė yra kompaktiška, tęstinė ir vienoda. Subalansuoto purškimo objekto struktūra daugiausia sudaryta iš išorinio magnetinio plieno, centrinio magnetinio plieno ir magnetinių polių batų.

(2) pagal kompleksinio ruošinio paviršiaus padengimo reikalavimą, turintį kelis kraštus ir kampus bei daugybę ertmių, kad būtų pasiekti struktūriniai tikslinės medžiagos ir taikinio reikalavimai, buvo priimtas rotacinis stulpelio magnetrono purškimo tikslas. Pagal įvairias ruošinio sąlygas buvo naudojami purškiamieji tikslai, turintys magnetinę struktūrą arba purškimo struktūrą. Gyromagnetinis cilindrinis magnetrono taikinys yra magnetinio lauko taikymas aplink tikslinį vamzdelį lygiagrečiai ir vertikaliajai elektrinio lauko sudedamajai daliai, ant vamzdžio paviršiaus tikslinio vamzdžio paviršiaus ortogoniniame elektromagnetiniame lauke, taikinio įrengimas nusodinimo kameros centre, \ t iki maždaug 360 ° sukimosi dangos; Cilindrinis magnetrono purškimo taikinys yra sumontuotas dengimo kameros šone. Tikslinis vamzdis nuolat dengia dengimo procesą, kad atitiktų krypties dangos poreikį.

(3) skirtingų komponentų selektyvus purškimo reiškinys, plėvelės atsparumas purškimui ir sukibimas yra skirtingi, o tai sukels didelį skirtumą tarp plėvelės ir tikslinių komponentų. Tinkamų procesų sąlygų parinkimas sumažins ant sputterinio poveikio plėvelės poveikį.

(4) naudojant kelis magnetroninius purškimo taikinius ir pagalbinio magnetinio lauko nustatymas dengiamojoje patalpoje sudaro uždarą magnetinį lauką, nebent priešais taikinį yra magnetinio lauko pasiskirstymas, taikinys tarp tikslo ir papildomo magnetinio lauko poveikio nustatymas, susidaro vienas kito kryžminio poveikio efektas, padidina plazmos tankį, artefaktų dreifą, kad daugiau ruošinio kraštų ir ertmės pasiektų nusėdimo dangos tikslą. Fig. 1 pavaizduota uždarojo magnetinio lauko schema, sudaryta iš keturių nesubalansuotų magnetronų purškimo tikslų ir pagalbinio magnetinio lauko.

2.4 eksperimentiniai rezultatai ir diskusijos

Nuo 2012 m. Gruodžio mėn. Iki 2013 m. Vasario mėn. Buvo atliekami purškiamųjų dangų bandymai mažo štampavimo ruošinio ir ryšio įrenginio paviršiuje. Tai mažų štampavimo įrankių bandinių rezultatai: plėvelės išvaizda yra gera, nėra įtrūkimų; plėvelės storis nuo 1 m ~ 5 m; plėvelės vienodumas buvo mažesnis nei 5%; mažas skylės greitis; plėvelės kietumas iki 2000 HV; aukštas sukibimo stiprumas; stiprus sukibimas, jokio įpurškimo sluoksnio nulupimas; puikus atsparumas korozijai, atsparumas karščiui ir atsparumas dilimui; medžiagos dalelių jonizacijos greitis yra 75% ~ 95%. Filmo nusodinimo greitis yra reguliuojamas (2,0 ~ 2000) nm / s; plėvelės formavimo greitis (2 ~ 13) m / h.Visi bandymo rodikliai pasiekė projektavimo reikalavimus, o Kompozitinės plėvelės ant komunikacijos įrenginių paviršiaus rezultatai taip pat pasiekė tikėtiną efektą. Galima ištirti vienodas magnetrono purškimo dangos kontrolės priemones ant ruošinio paviršiaus su keliais kraštais ir kampais bei daugybe ertmių.

IKS PVD, įrankiai, modelis, dekoratyvinė, optinė danga, susisiekite su mumis dabar, iks.pvd @ foxmail.com