ما هو الترسيب الفيزيائي للبخار الفيزيائي؟ مقدمة في الترسيب الفيزيائي للبخار الفيزيائي

الإجابة المختصرة

الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) هو مجموعة من التقنيات لإنشاء طبقات رقيقة - طبقات من المواد بسماكة ذرات أو جزيئات فقط. فأنت تأخذ مادة صلبة وتحولها إلى بخار (عادةً عن طريق التسخين أو ضربها بالأيونات)، وتدع هذا البخار يتكثف على سطح ما لتشكيل طبقة رقيقة صلبة.

هذه هي الطريقة التي نضع بها الخطوط المعدنية على رقائق الكمبيوتر، والطلاء المضاد للانعكاس على النظارات، والطلاء الذهبي اللون على علب الساعات، والطلاء المقاوم للتآكل على لقم الثقب.

جملة واحدة لكل طريقة من طرق PVD الرئيسية

تتبع جميع طرق PVD نفس الفكرة الأساسية - من صلب إلى بخار إلى فيلم - ولكنها تحصل على البخار بطرق مختلفة.

يستخدمالاخرق أيونات عالية الطاقة لإخراج الذرات من هدف صلب. تطير الذرات عبر غرفة تفريغ وتهبط على الركيزة. وهذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا في تصنيع أشباه الموصلات .

يقومالتبخير بتسخين المادة الصلبة حتى تتحول إلى بخار. وينتقل البخار في خط مستقيم إلى الركيزة. هذه الطريقة أبسط وأنظف من التبخير بالتبخير ولكنها لا تعمل بشكل جيد مع المواد عالية الانصهار.

يطلق الترسيب النبضي بالليزر (PLD) ليزر عالي الطاقة على هدف صلب. ينتج الليزر عمود بلازما من المواد التي تترسب على الركيزة. هذه الطريقة أقل شيوعًا في الإنتاج ولكنها ممتازة للأبحاث على المواد المعقدة.

هناك اختلافات أخرى - رش شعاع الأيونات والرش التفاعلي والرش التفاعلي و HiPIMS - ولكنها تحسينات لهذه الأساليب الثلاثة الأساسية.

ما الذي يجعل تقنية PVD مختلفة

إن PVD ليست الطريقة الوحيدة لصنع الأغشية الرقيقة. قد تفكر أيضًا في الطلاء الكهربائي أو ترسيب البخار الكيميائي (CVD). إليك كيفية المقارنة بين PVD.

PVD مقابل الطلاء الكهربائي. يستخدم الطلاء الكهربائي المواد الكيميائية السائلة والكهرباء. وهو رخيص وسريع بالنسبة للأغشية السميكة ولكنه ينتج نفايات كيميائية ويعمل فقط على الركائز الموصلة. PVD جاف وأنظف ويعمل على أي مادة تقريبًا - لكنه يكلف أكثر ويتطلب معدات تفريغ الهواء.

PVD مقابل CVD. تستخدمتقنية CVD تفاعلات كيميائية لنمو الأغشية من الغازات. ويمكنه طلاء الأشكال المعقدة بالتساوي. ولكنها تعمل في درجات حرارة عالية وتستخدم غازات تفاعلية وخطرة في بعض الأحيان. أما تقنية CVD فتعمل بدرجة حرارة أكثر برودة ولا تستخدم سلائف سامة، ولكنها تكافح لتغطية جوانب الثقوب العميقة أو الأشكال المعقدة ثلاثية الأبعاد.

إذا كنت بحاجة إلى قاعدة بسيطة تقنية PVD لطلاء خط الرؤية على الأسطح المسطحة أو المحددة برفق. CVD عندما تحتاج إلى طلاء الخنادق العميقة أو الأشكال المعقدة.

أين تجد PVD كل يوم

أنت تتفاعل مع المنتجات المطلية بتقنية PVD باستمرار، حتى لو لم تكن تعرف ذلك.

الإلكترونيات. يتم ترسيب الطبقات المعدنية في معالج هاتفك عن طريق الاخرق. وكذلك الطبقات العاكسة في أقراص DVD وأقراص Blu-ray، والأقطاب الكهربائية في مستشعرات MEMS.

البصريات. يتم تصنيع الطلاءات المضادة للانعكاس على النظارات والمرايا في التلسكوبات والمرشحات في أجهزة العرض عن طريق التبخير أو الاخرق.

طلاءات الأدوات. تستخدم لقم الثقب والمطاحن الطرفية وإدخالات القطع طلاءات PVD (مثل نيتريد التيتانيوم) لتدوم لفترة أطول وتعمل بشكل أسرع.

الطلاءات التزيينية. غالبًا ما يكون اللون الذهبي على علب الساعات، والطلاء الأسود على تجهيزات الحمامات، ومظهر الكروم على زخارف السيارات البلاستيكية من طلاء PVD.

الأجهزة الطبية:تستخدم الغرسات والأدوات الجراحية والدعامات طلاءات PVD لمقاومة التآكل والتوافق الحيوي.

سير العمل الأساسي للطلاء بالطباعة بالفلطافة الكهروضوئية

تتبع كل عملية PVD تقريبًا نفس الخطوات الخمس:

1. تنظيف الركيزة.سيؤديأي تلوث على السطح إلى إفساد الالتصاق. هذه الخطوة مهمة أكثر من أي شيء آخر تقريبًا.
2. تحميل الحجرة. ضع الركيزة والمواد المصدر (الهدف للتبخير، والبوتقة للتبخير) داخل حجرة التفريغ.
3. قم بالضخ لأسفل للتفريغ. ستحجب جزيئاتالهواء أو تتفاعل مع البخار. يتراوح الضغط النموذجي من 10³ إلى 10⁷ تور حسب الطريقة.
4. توليد البخار. تطبيق الطاقة - أيونات البلازما أو الحرارة أو الليزر - لتحويل المادة المصدر إلى بخار.
5. ترسيب الفيلم.ينتقل البخار عبر الحجرة ويتكثف على الركيزة، مكونًا طبقة رقيقة.

تضيف بعض العمليات خطوات أخرى: تسخين الركيزة، أو تطبيق جهد متحيز، أو إدخال غاز تفاعلي (مثل الأكسجين أو النيتروجين) لتكوين مركبات.

ما ستغطيه هذه السلسلة

تغطي هذه السلسلة طرق PVD بالتفصيل العملي. وتركز كل مقالة على ما يحتاج المهندسون إلى معرفته بالفعل: كيف تعمل، وأين تتفوق، وأين تفشل، وكيفية الاختيار.

طرق الاخرق: المغنطرون، التيار المستمر، الترددات اللاسلكية، الترددات اللاسلكية، الشعاع الأيوني، الشعاع الأيوني، HiPIMS

طرق التبخير: الشعاع الإلكتروني، الحراري

المقارنات: PVD مقابل CVD، الشعاع الإلكتروني مقابل الحراري، المستوي مقابل الدوارة، التيار المستمر مقابل الترددات اللاسلكية

الموضوعات العملية:ألوان الطلاء، إجهاد الغشاء الرقيق، الترابط المستهدف

إذا كنت تعرف بالفعل الطريقة التي تحتاجها، انتقل إلى تلك المقالة. إذا كنت قد بدأت للتو، فإن المقال التالي في هذه السلسلة يغطي الرش المغنطروني المغنطروني - الطريقة الأكثر شيوعًا في الإنتاج اليوم.

خلاصة القول

تقنية PVD هي طريقة جافة تعتمد على التفريغ الهوائي لصنع الأغشية الرقيقة. وهي تعمل على أي مادة ركيزة تقريبًا، وتنتج أغشية نقية وكثيفة، وهي المعيار القياسي للإلكترونيات والبصريات وطلاء الأدوات.

وتتمثل المفاضلة في تكلفة المعدات وقيود خط الرؤية. ولكن بالنسبة للتطبيقات المناسبة، لا يوجد شيء آخر يقترب منها.

مقدمة إليكم من شركة Stanford Advanced Materials، وهي مورد لأهداف الاخرق وم واد التبخير.