イオンコーティングブラックデコレーションレシピ

- Apr 22, 2019-

イオン コーティング ブラックデコレーション レシピ

样品柜02

材料の比較

⑴TiC

TiCは最も一般的で経済的なハードブラックフィルムです。 色はより深く達成することができます、耐摩耗性も非常に良いですが、その色調は非常に純白ではない、常に黒で少し黄色を取る。 また、チタンの融点が比較的低いため、スパッタリング時に大きな粒子が生成しやすく、光感度を向上させることが困難である。 指紋防止の能力も良くありません、黄色をこすり、ぼやけます。

(2) CrC

CrCの全体的な色調はTiCのそれよりも良好であり、それはより黒くはないがより純粋でより白くなる。 クロムはスパッタリング中に固体状態から気体状態に直接変化するので、クロムのスパッタリング係数は非常に大きく、フィルム層の堆積速度は非常に速いが、その光学的輝度はTiCよりも優れている。 指紋保護もTiCより優れています。 Crは脆い材料であり、フィルムの残留応力は耐摩耗性にとって特に重要である。

(3) TiAlC

TiCrAlCを小型平面ターゲットで試験した結果、光感度と指紋耐性は非常に良好であることを示した。それは2つの理由がある。(1)材料自体の光感度と指紋耐性は良好であった。 (2)平面目標砲撃を使用する。 それはまた、良好な耐摩耗性を有し、それは以下に起因する可能性がある:1。 (3)小平面ターゲットの電力密度は比較的高く、スパッタ粒子は高エネルギーを有するので、膜は緻密である。

(4) TiCrAlC

TiCrAlCを小型平面ターゲットで試験した結果、光感度と指紋耐性は非常に良好であることを示した。それは2つの理由がある。(1)材料自体の光感度と指紋耐性は良好であった。 (2)平面目標砲撃を使用する。 それはまた、良好な耐摩耗性を有し、それは以下に起因する可能性がある:1。 (3)小平面ターゲットの電力密度は比較的高く、スパッタ粒子は高エネルギーを有するので、膜は緻密である。

(5) TiCN

TiCNは、優れた硬度と耐摩耗性を有するフィルムである。 その色はTiCよりもさらに黒くなることがあります。 手触りが滑らかではなく、べたつき感があります。

実験機の構成

(1) 電源

1) AE中周波電源

AE電源の精度は非常に高く、ターゲット材料に対する要求は高くなく、電源の自己保護能力は比較的強いので、真空度のような外部条件に対する要求はより厳しく、消火しやすい。 メッキされたCrCフィルムは、優れた耐光性および指紋耐性を有するが、色は黒と青である。 耐摩耗性もテストされた電源の中で最高です。

2) シンダ中間周波電源

新しい電源の電力が大きく、その利点の一つと並行して使用することができます。 CrC膜は黒色だが白色であり、耐摩耗性はAEパワーよりも劣っていた

3) Sp中周波電源

Shengpu電源の安定性は他の電源よりも悪く、実際の電力は大きくありません。 メッキされたCrCフィルムはわずかに黄色でありそしてよく磨耗しない。

4) パワー テック   周波電源

パワー テック パワーは最大ですが、グローが不安定なときはローパワーで、ノイズが大きいときはハイパワーで使用します。

5) 盛pu DC 電源

直流電源の輝きは青色であり、これはスパッタ粒子がより高いエネルギーを有することを示している。 しかしながら、直流電力被覆のヒステリシス効果は深刻であり、色制御は困難である。

(2) マグネトロンスパッタリングターゲット

1) 直接水冷クロムターゲットVS間接水冷クロムターゲット

直接水冷ターゲットは、冷却効果が高いため、より高い電力を使用することができます(一般に、直接冷却の電力密度は25W / cm 2、中間冷却の電力密度は15〜20W / cm 2です)。 スパッタ金属粒子はより細かい。 電気のテストでは、直接水冷クロムターゲットはxinda電源とAE電源を使用し、間接水冷クロムターゲットはshengpu電源を使用しました。 その結果、直接水冷クロムターゲットからメッキされたCrCはより良好な性能を有していた(電源も影響を及ぼした)。 さらに、直接水冷クロムターゲット中毒は浅く、ターゲット洗浄時間は短い。 また、間接水冷クロムターゲットをAE電源に接続した場合、輝きは青色であり、スパッタ粒子は高エネルギーを有しており、Cr純度は直接水冷クロムターゲットよりも高かった。より良いコーティングを得ることができた。 出力が3KW、真空度が0.1paの場合は、コラムターゲットボンバードメントの実験設定にも使用できます。

 

平面ターゲットVS円筒ターゲット

平面ターゲットは円筒形ターゲットよりも冷却効率が高いため、通常はより良いフィルムが作成されます。 面状ターゲットのエッチング箇所は不変であるため、被毒することは容易ではなく、より厚い膜を得ることができる。 現在のテストは、DC電源ボンバードメント、基板、そして電源中周波電源コーティングフィルムの使用です、結果はフィルム剥離の数時間、平面ターゲットと円筒形ターゲットの長所と短所の比較なしです。 メッキされたフィルムの性能が改善されているかどうかを見るために、基板を衝撃するためにアークターゲットを使用し、フィルムをメッキするために平面ターゲットを使用することが必要ですか?

 

磁場(非平衡VS平衡)

非平衡磁場を使用する目的は、プラズマの面積を拡大し、加工物上に堆積した粒子のエネルギーを改善し、それによって耐摩耗性を向上させることである。しかしながら、実験結果は、非平衡後の膜の耐摩耗性を示す。平衡磁場は大きくは変化しないが、光感度および指紋耐性は低下する。 磁場を変化させた後のターゲット表面の状況に応じて、ターゲット表面近くの光は弱められ、ターゲットからより離れた場所での光は増強され、これは、プラズマに変化した後のプラズマの面積が非磁場に変化することを示す。平衡磁場は確かに拡大している。 また、バイアス電流も増加し、イオン化率も増加したことを示している。電源の電圧上昇については、一般的に磁界の弱まりによるものであり、非平衡によるものではない。 実験が予想と異なる結果になったのはなぜですか? 次のようないくつかの理由があると思います:aは高度の非平衡を持ち、プラズマ領域を大きくし過ぎ、堆積粒子のエネルギーを大きくし過ぎます。さらに、堆積速度はプラズマ領域が拡大した後に増加します。 それ故、耐光性は著しく増加しないが、光学的快適性は減少する。 b電源の電力が増加すると、スパッタリング量が増加し、堆積速度が増加し、そして光の順序が影響を受ける。 Cは電気テスト中に最良のコーティングプロセスを得られず、そして実験結果はいくらかの誤差を有する。

 

ペア ターゲットVSツインターゲット

ペア ターゲット に対するグロー放電の効果は 、ツインターゲットのそれよりもはるかに優れていました。 さまざまな要件に応じて、クローズド配置とミラー配置をターゲットに採用できます。

 

(3) 補助源(フィラメント)

単列ターゲットコーティングプロセスでは、フィラメントがない場合、フィルムの色は均一ではなく、カラフルになりやすく、軽い順序であり、指紋効果は特に悪い。 中間周波数では、フィラメントを追加した効果は明らかではありません。 被覆の過程において、C 2 H 2の流れはフィラメントを添加した後わずかに増加した。これはフィラメントがイオン化において一定の役割を演じたがそれほどではないことを示した。 フィラメントの他の機能は加工物を加熱することである。 加熱管と比較して、加熱電子衝突加熱は加工物の温度を上昇させるだけでなく、堆積原子に初期運動エネルギーを与え、その拡散能力を改善しそしてフィルム層の活性を増大させる。

 

(3) ガス配管位置

現在のところ、3つの実行可能な換気方法が提案されている。 2)ターゲットの隣の気管、その目的はイオン化源としてのターゲットの隣の気管、スパッタリング源としての他のターゲットである。 3)スパッタリングターゲットの近くの作動ガス、加工物の近くの反応ガス、ターゲットの被毒を減速させる。

 

コーティング方法の比較( 中心周波数対中心ターゲット フィラメント)

理論的には、中周波数のイオン化率は単一カラムターゲットのイオン化率よりはるかに高いです。 しかし、実験結果によると、中間周波数コーティングは色、明度および指紋耐性において一定の利点を有するが、耐摩耗性に関してはより悪い。その理由は以下の通りである:a。中周波電源は白色(白色光は赤、オレンジ、黄色、緑、青、湖、紫の組み合わせ)であり、そのエネルギーはDC電源で生成された青色光のエネルギーよりも低くなっています。 中周波電源を使用する場合、それは一般に配向磁場であり、そしてスパッタリング粒子は一方向に集中しているので、その輝きは強くなり得る。 プラズマは加工物の軌道上で不連続であり、従ってフィルムは不連続である。   ターゲットは360 °で あり、単列磁場、粒子のスパッタリングはターゲットの周りに均等に分布していた、粒子密度も高くはなく、ワークピースの軌道に均等に分布している。 C中周波コーティングはイオン化率が高く、バイアス圧力の影響も受けます。 得られたフィルムの硬度は改善され、それは指紋防止効果を助長し、一方残留応力は増加し、それは耐摩耗性に影響を与える。 中周波数の2つのターゲットは、互いに陰と陽の極です。 陰極としてスパッタリングする場合、陽極としてのターゲットは、大きな粒子を減少させそして光の順序を改善するために冷却される。

 

プロセスパラメータの影響

1 バイアス圧力の後にイオンに追加のエネルギーを与えることで、より多くの 密度の 膜堆積 が、対応する応力も増加した。マグネトロンスパッタリングのイオン化率は20%と比較して10%から20%の間である。 40%の熱陰極および60%〜90%のマルチアークでは、イオン化率は非常に低い。 膜中の炭素はC 2 H 2に由来するが、C 2 H 2はC +およびCH +にイオン化された後に膜中に堆積することができるだけであり、膜中の元素Cはワークピース上に堆積する前にバイアスの影響を受ける。バイアスが高い場合、フィルムの全体的な色をより明るくするために金属イオンよりもC +のバックスプラッシュ。さらに、バイアスの増加と共に、フィルムの硬度が増加し、これは指紋防止効果を助長する。しかし、明るさを助長するものではありません。

 

(2) デューティ比は、ワークピースバイアス時間へのコーティングとして理解することができ、デューティ比が大きいほど、イオンエネルギーに適用される全体が大きくなり、フィルムの硬度を向上させ、指紋を防止する能力に資する、しかし高すぎるデューティ比はスパークするのは簡単です。

(3) 前述したように、マグネトロンスパッタリングのイオン化率は低いため、バイアス電圧による付加エネルギーは少なくなります。 したがって、スパッタリング粒子の初期エネルギーおよびそれらがワークピース上に堆積される前の粒子のエネルギー損失がより重要になる。 電源が大きいほど、スパッタリング粒子の初期エネルギーは大きくなります。 それで、高い力はフィルムの耐摩耗性を助長します。

(4) コーティングの真空度が高いほど、粒子の衝突時間が短くなり、粒子のエネルギー損失が少なくなり、コーティングの耐摩耗性が向上します。 現在、比較的一般的な低圧成膜法では、0.1pa以下の真空度を有しており、真空度が高いとターゲット材がより均一にエッチングされる。

(5) シングルコラムターゲットフィラメントプロセスによるターゲットベース距離、大型ターニングフレーム電気TiCの12本のロッドの使用により、結果は明るさと対指紋効果が大幅に改善され、色も8になります。小さなターニングフレームよりもいくつかの黒、それほど黄色ではないが、耐摩耗性の多くのロッド。

(6) C 2 H 2の流量制御は、フィルムの性能に大きな影響を与えます。 一般的に言えば、最初の速い方法、次に遅い方法が採用されます。 初めにC2H2の流れが大きすぎる、フィルムはカラフルになりやすく、そしてストレスが大きく、耐摩耗性ではありません。 初めは、C 2 H 2の流量が少なすぎ、フィルムの硬度が低下します。 耐摩耗性ではなく、時間がかかります。 光の状態は良くありません。 一般的にコーティングの終わりにC 2 H 2の流れの開始時にC 2 H 2の流れの約3分の1の流れ。

上記のパラメータとスパッタリングターゲットの磁場は、堆積イオンエネルギーと膜の残留応力に影響を与える最も重要な要素です。 彼らだけが合理的にマッチし、最高のコーティング技術を得ることができ、最高のフィルム品質を得ることができます。

(7) TiN遷移層TiN遷移層を追加する目的は、硬い下層を追加し、より耐摩耗性のフィルム層を得ることです。 しかしながら、実験結果は、TiN遷移層を有する単一ポストターゲットフィラメントプロセスの耐摩耗性が改善されることを示しているが、中間周波数コーティングプロセスには大きな変化はない。 単列ターゲットフィラメント法の膜硬度が中間周波数法ほど高くないためであると考えられる。 さらに、TiN遷移層の時間は比較的短く、これは硬い底部層を追加する役割を果たさない。

(8) バックグラウンドバキュームバックグラウンドバキュームが高いほど、コーティング時に混入する不純物が少なくなるため、フィルムの色がより純粋になります。

(9) 塗布時間が長すぎると、軽い秩序のフィルムを作成し、指紋防止効果が低下し、時間の増加、フィルムの厚さ、応力が増加し、耐摩耗性が低下することがあります。

(10) 金属移行層は、表面の酸化物層を除去するために、コーティングの前にワークピースに衝撃を与える必要があります。 衝撃粒子バックスプラッシュ(100eVのエネルギー)が必要です。 イオンに追加のエネルギーを印加するためには高いバイアス電圧が必要である。 しかしながら、マグネトロンスパッタリング(一般に、粒子の初期エネルギーは2〜20eVである)は、イオン化速度が遅く、生成されるイオンが少なく、バイアス電圧によって加えられる追加のエネルギーが少なく、酸化物層を除去するのが難しい。 堆積した金属遷移層(軟質層)は剪断帯として作用し、低応力レベルでマトリックスとTiCとの間に一定の「相対スリップ」を可能にする。 しかし、厚すぎる金属遷移層はマトリックスを軟化させ、耐摩耗性を低下させる。

(11) さらに、Arはワークの吸着ガスを置換し、バックグラウンド真空度を向上させることができます。 影響が小さいため、テストで明らかな影響は見られませんでした

(12) 塗膜洗浄終了後、遊離C膜が除去されることがありますので、膜指紋効果を向上させてください。 しかし、それがそのような効果があるかどうかはまだテストされていません。

IKS PVD イオン源 中周波スパッタリングコーティングシステム 連絡先 iks.pvd@foxmail.com

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