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Tecnologia e Serviço

Conhecimento básico de evaporação a vácuo

1>. Evaporação a vácuo
A evaporação a vácuo, também conhecida como evaporação, refere-se ao processo de evaporação do material de revestimento (ou filme) e sua vaporização por meio de um método específico de aquecimento e evaporação sob condições de vácuo, com as partículas sendo lançadas na superfície do substrato para formar um filme. A evaporação é uma tecnologia de deposição de vapor mais antiga e amplamente utilizada, que apresenta as vantagens de um método simples de formação de filme, alta pureza e compactação do filme fino, além de estrutura e desempenho de filme exclusivos.
2>. Princípio de funcionamento
O processo físico de evaporação inclui: a evaporação ou sublimação do material depositado em partículas gasosas → o transporte rápido de partículas gasosas da fonte de evaporação para a superfície do substrato → as partículas gasosas se ligam à superfície do substrato para nuclear, crescer em um filme sólido → reconstituição de átomos de filme fino ou produzir ligação química.
O substrato é colocado em uma câmara de vácuo e aquecido por resistência, feixe de elétrons, laser e outros métodos para evaporar ou sublimar o material do filme e vaporizá-lo em partículas (átomos, moléculas ou aglomerados) com uma determinada energia (0,1 a 0,3 eV). As partículas gasosas são transportadas para o substrato em um movimento linear que é basicamente livre de colisões, e algumas das partículas que atingem a superfície do substrato são refletidas, e a outra parte é adsorvida no substrato e se espalha na superfície, resultando em colisões bidimensionais entre os átomos depositados para formar aglomerados, e alguns podem permanecer na superfície por um curto período de tempo e então evaporar. Aglomerados de partículas estão constantemente colidindo com partículas difusas, adsorvendo ou emitindo partículas individuais. Este processo é repetido repetidamente, e quando o número de partículas reunidas excede um certo valor crítico, ele se torna um núcleo estável, e então continua a adsorver e difundir partículas e cresce gradualmente, e finalmente forma um filme fino contínuo através do contato e fusão de núcleos estáveis ​​adjacentes.
3>. Parâmetros-chave
Pressão de vapor de saturação (PV): A pressão na qual o vapor do material evaporado em uma câmara de vácuo está em equilíbrio com um sólido ou líquido a uma determinada temperatura. A curva de relação entre a pressão de vapor de saturação e a temperatura é de grande importância para a tecnologia de fabricação de filmes, podendo nos ajudar a selecionar racionalmente os materiais de evaporação e determinar as condições de evaporação.

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Princípio do revestimento a vácuo PECVD

PECVD (Deposição Química de Vapor Aprimorada por Plasma) é uma tecnologia usada para depositar filmes finos na superfície de substratos. O princípio inclui principalmente as seguintes etapas:
1. Introdução de precursores gasosos: por meio de precursores gasosos específicos (como silano, amônia, etc.) na câmara de reação. Esses gases, sob as condições adequadas, se decompõem e formam uma película sólida.
2. Geração de plasma: O plasma é gerado na câmara de reação pela aplicação de um campo elétrico de alta frequência ou de um campo elétrico de corrente contínua. Esse processo excita moléculas de gás, ionizando-as e gerando partículas carregadas (elétrons, íons, etc.) e partículas neutras.
3. Reação química: Sob a ação do plasma, o precursor gasoso se decompõe em espécies ativas (como átomos, moléculas, etc.), que reagem na superfície do substrato para formar uma película fina. Devido à presença do plasma, a taxa de reação é geralmente alta e pode ser depositada em temperaturas mais baixas, tornando-o adequado para materiais sensíveis ao calor.
4. Deposição de filmes finos: Espécies ativas se agregam na superfície do substrato e sofrem reações químicas para formar filmes sólidos. Durante o processo de deposição, o ajuste de parâmetros como temperatura, pressão e fluxo de gás pode afetar a qualidade e as propriedades do filme.
5. Controle das características do filme fino: alterando o tipo, a vazão, a pressão de reação e a potência do plasma do precursor, é possível realizar a deposição de diferentes tipos de filmes finos, como nitreto de silício, óxido de silício, etc., para regular suas propriedades elétricas, ópticas e mecânicas.
O PECVD é amplamente utilizado em semicondutores, dispositivos optoeletrônicos, células solares e outros campos, e é valorizado por suas vantagens em termos de qualidade de filme fino e condições de deposição.

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Pulverização catódica.PVD

1. O revestimento por pulverização catódica magnetron é muito melhor que o revestimento por íons de arco, e há menos partículas de gotículas grossas.
2. A força de ligação filme-substrato é superior à do revestimento por evaporação a vácuo. Na tecnologia de revestimento por evaporação a vácuo, a energia dos átomos na camada do filme é apenas a energia térmica transportada durante a evaporação, equivalente a 0,1~0,2 eV; enquanto na tecnologia de revestimento por pulverização catódica por magnetron, a energia das partículas da camada do filme é gerada pelos íons argônio e pelos átomos da superfície do alvo. A troca e a troca de momento podem melhorar a força de ligação membrana-base.
3. A composição da camada de filme é próxima à do material alvo. A camada de filme da pulverização catódica magnetron é pulverizada a partir do alvo por íons argônio, e a composição da camada de filme é muito próxima à do material alvo. O fenômeno de "fracionamento" ou "decomposição" resultante é relativamente leve em comparação com a deposição por evaporação. No entanto, geralmente, ao revestir um filme funcional com requisitos de desempenho muito rigorosos, uma certa quantidade de gás reativo deve ser adicionada durante o processo de pulverização catódica para que a composição do filme composto atenda à razão estequiométrica e garanta os requisitos de desempenho do filme.
4. O revestimento apresenta bom desempenho. A pressão de vácuo do revestimento por pulverização catódica é baixa. O caminho livre das moléculas de gás é curto, a probabilidade de colisão é alta e, em comparação com o revestimento por evaporação, a capacidade de dispersão das partículas do filme é forte, o desempenho do revestimento é bom e a espessura do filme é uniforme.
5. O alvo de pulverização catódica é uma fonte de revestimento do tipo área. O comprimento tanto do alvo de pulverização catódica do magnetron plano quanto do alvo do magnetron cilíndrico pode atingir 300 a 3000 mm. Embora ambos sejam fontes de revestimento lineares, juntamente com o movimento contínuo da peça de trabalho, é possível revestir uma grande área de peças. Se um filme for revestido sobre uma superfície de vidro com largura de 3300 mm, uma camada de filme uniforme com diferentes cores e transmitâncias pode ser obtida. A pulverização catódica do magnetron tem sido amplamente utilizada na deposição de filmes finos de grandes áreas.
6. Utilizar tensão de polarização na peça de trabalho. Inicialmente, na tecnologia de pulverização catódica magnetron. Atualmente, a tecnologia de revestimento por pulverização catódica magnetron é amplamente utilizada em substratos metálicos, e a aplicação de tensão de polarização negativa na peça de trabalho para melhorar a qualidade da camada de filme tornou-se a tecnologia predominante para o revestimento de filmes funcionais especiais e produtos decorativos de alta qualidade.

Pulverização catódica.PVD

Tipo de filme

Material de filme

Substrato

Características e aplicação do filme

Filme metálico

Cr

IAZinco

Pt

Em

Ter,ComIA

PNo

NoEMDeEnfrentando

NoNoIAPt

aço, aço macio

Liga de titânio, aço de alto carbono, aço macio

Liga de titânio

vidro duro

plástico

Níquel, Inconel

aço, aço inoxidável

silício

Antidesgaste (peças mecânicas)

Anticorrosão (aeronaves, navios, automóveis)

Antioxidação, antifadiga

resistente ao desgaste

Aumentar a refletividade, decoração

suave

Resistência ao calor (tubos de escape, automóveis, motores de aeronaves)

Contatos elétricos, condutores

Liga

Bronze IA

Co-Cr-AI-Y

Aço inoxidável

Aço de médio e alto carbono

Ligas de níquel, ligas de alta temperatura

plástico

Lubrificação (peças rotativas de alta velocidade)

anti-oxidação

decorar

Não metálico

B

C

titânio

Silício, Ferro, Alumínio, Vidro

resistente ao desgaste

anticorrosão

composto químico

composto químicoTiN

AIN

CrN

SI3N4

TiC

Vários aços

Para

IA

Para

Para

Anticorrosão, antidesgaste (trabalhos mecânicos, ferramentas)

anti-oxidação

resistente ao desgaste

anti-oxidação

Antiabrasão (ferramentas superduras)

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