Tyhjiöpinnoitus on tekniikka, jolla metallit, metalliseokset, yhdisteet ja muut materiaalit kerrostetaan esineiden pinnalle ohuiden kalvojen muodostamiseksi tyhjiöympäristössä fysikaalisilla tai kemiallisilla menetelmillä. Tässä on yksityiskohtainen esittely:
Periaate:
• Fysikaalinen höyrypinnoitus (PVD): Fyysisten prosessien, kuten haihduttamisen ja sputteroinnin, käyttäminen pinnoitemateriaalien muuttamiseksi kaasumaisiksi atomeiksi tai molekyyleiksi, jotka sitten kerrostuvat substraatin pinnalle ohuita kalvoja muodostaen. Esimerkiksi haihdutuspinnoituksessa pinnoitemateriaalia kuumennetaan höyrystymään kaasumaiseen tilaan. Kaasumaiset atomit tai molekyylit liikkuvat satunnaisesti tyhjiössä ja kerrostuvat alustan pinnalle joutuessaan kosketuksiin sen kanssa.
• Kemiallinen höyrypinnoitus (CVD): Kaasumaisten kemiallisten aineiden kemiallisessa reaktiossa alustan pinnalla syntyy kiinteitä aineita, jotka kerrostuvat ohuiksi kalvoiksi. Esimerkiksi tietyissä lämpötila- ja paineolosuhteissa kaasumaiset yhdisteet, jotka sisältävät pinnoitemateriaalin alkuaineita, hajoavat ja reagoivat alustan pinnalla, ja syntyvät kiinteät tuotteet saostuvat alustalle.
Päämenetelmät:
• Tyhjiöhaihdutuspinnoite: Pinnoitemateriaali asetetaan haihdutuslähteeseen ja kuumennetaan haihtumaan, jolloin atomit tai molekyylit pääsevät karkuun ja tiivistyvät alustan pinnalle muodostaen kalvon. Sitä käytetään yleisesti metallikalvojen, dielektristen kalvojen jne.
• Sputteroiva pinnoite: Ionilähteen tuottama ionisäde pommittaa pinnoitteen kohdemateriaalia aiheuttaen atomien tai molekyylien sputteroitumista ja kerrostumista alustan pinnalle muodostaen kalvon. Sitä voidaan käyttää erilaisten metalli-, seos- ja seoskalvojen päällystämiseen.
• Ionipinnoitus: Tyhjiöolosuhteissa pinnoitemateriaali ionisoidaan ja kiihdytetään sitten sähkökentällä, jotta se saostuu alustan pinnalle. Sillä on vahva tarttuvuus ja hyvä kalvon laatu.
Sovelluskentät:
• Optinen kenttä: Optisten linssien pinnoite voi lisätä läpäisyä tai vähentää heijastusta, mikä parantaa kuvanlaatua. Sitä voidaan käyttää myös peilien, suodattimien ja muiden optisten komponenttien valmistukseen.
• Elektroniikkakenttä: Puolijohdelaitteiden valmistuksessa sitä käytetään metallielektrodien, sulkukerrosten, eristyskerrosten jne. valmistukseen; sitä voidaan käyttää myös elektronisten komponenttien pinnoittamiseen niiden kulumis- ja korroosionkestävyyden parantamiseksi.
• Koristekenttä: Kulta-, hopea-, kromi- ja muiden metallikalvojen päällystäminen korujen, kellojen, laitteistotuotteiden jne. pinnalle voi parantaa niiden esteettistä vetovoimaa ja kiiltoa sekä lisätä niiden kulutuskestävyyttä ja korroosionkestävyyttä.
• Työkalukenttä: Kovien kalvojen, kuten titaaninitridillä ja titaanikarbidilla, päällystäminen leikkaustyökalujen ja muottien pinnalle voi parantaa kovuutta, kulutuskestävyyttä ja voitelukykyä ja pidentää käyttöikää.
