Metal püskürtme

Metal Sputtering Türleri

Sputtering, fiziksel buhar biriktirme yöntemlerinden biridir. Bu işlemde, hedef malzemenin atomları, sputter gazının iyonlarının çarpmasıyla yerlerinden koparılır ve ardından hedef malzemenin bir kaplaması alt tabakaya çökeltilir.

Sputtering mekanizmasına göre, sputtering genellikle üç türe ayrılır: Magnetron sputtering, radyo frekans plazma sputtering ve katot ark sputtering.

• Magnetron sputtering: Deşarj magnetronu, magnetron sputteringun temelini oluşturur. Anot ve katot bileşenlerini içerir ve bunların arasında hedef metal bir katota bağlanır. İşlem sırasında, voltaj Argon iyonlarını hızlandırır, bunlar hedef metale çarpar ve alt tabakaya bir tabaka çökeltir. Daha sonra, magnetron devresi tekrar çalışır. Bu işlem daha az zaman ve enerji harcar, bu da onu yüzeyleri kaplamak isteyenler için popüler bir seçenek haline getirir.
• RF plazma sputtering: Hedefe bağlanmak için radyo frekans gücü kullanması gerekir. Hedef, altın veya gümüş gibi farklı metal türleri olabilir. Bir topraklanmış kalkan, plazma bölgesi oluşturmak için hedefi çevreleyebilir. Plazmadaki yüklü parçacıklar, iyonları hareket ettirmelerini ve hedefle çarpışmalarını sağlamak için çeker. Daha sonra, hedeflenen atomlar alt tabakanın yüzeyine çökeltilir. Bu metal sputtering formu, alt tabakanın yüzeyinde daha üniform bir tabaka üretme olasılığı daha yüksektir.
• Katot ark sputtering: Bu işlemde katot, hedef malzemedir. Gaz vakum odasına verildiğinde ve anoda doğru hareket ettiğinde elektrik arkı oluşur, bu da hedef malzemenin buharlaşmasına neden olur. Buharlaştırılmış malzeme daha sonra ince bir film oluşturarak alt tabakaya yoğunlaşır. Bu yöntem yüksek biriktirme hızına sahiptir, ancak film kalitesi o kadar yüksek değildir.

Metal Sputtering Özellikleri ve Bakımı

Özellikler

• Temel Basınç:

  Bir hedef metal sputtering sisteminin temel basıncı genellikle mili torr (mTorr) birimini kullanır. Temel basınç, gaz akış hızı, sıcaklık ve vakum pompası verimliliğiyle yakından ilişkilidir.

• Biriştirme Hızları:

  Vakum metal sputtering makineleri genellikle farklı biriştirme hızlarına sahiptir. Biriştirme hızı, sputtering işlemi sırasında malzemenin alt tabakaya ne kadar hızlı çökeldiğini gösterir. Nanometre/dakika (nm/dak) veya mikrometre/saat (μm/saat) cinsinden ölçülebilir.

• Alt Tabaka Boyutu:

  Vakum metal sputteringun işleyebileceği alt tabakanın boyutu genellikle uzunluk, genişlik ve yükseklik olarak belirtilir. Bu boyutlar, sputtering işlemi için barındırılabilecek maksimum alt tabaka boyutunu belirler.

• Sputter Hedefleri:

  Metal sputter kaplama makineleri, metal, alaşım, seramik vb. gibi farklı sputter hedef türlerini destekler. Sputter hedeflerinin özellikleri, hedef malzemeleri, boyutları ve şekilleri içerir. Tipik malzemeler arasında bakır, nikel, krom, çinko, gümüş, kalay vb. bulunur.

• Gaz Akış Kontrolcüleri:

  Bir metal sputtering vakum makinesindeki gaz akış kontrolcüsü, kontrolcü türü, akış aralığı ve doğruluk dahil olmak üzere farklı özelliklere sahiptir. Örneğin, akış aralığı 0-1000 sccm olabilir ve kontrol doğruluğu tam ölçekli ±%1'dir.

• Sputtering Güç Kaynağı:

  Vakum sputtering için güç kaynağı parametreleri, güç türü, güç aralığı vb. içerir. Güç türü DC güç, RF güç vb. olabilir.

• Kaplama Malzemeleri:

  Vakum metal sputtering, optik kaplamalar, dekoratif kaplamalar, bariyer kaplamalar vb. gibi farklı kaplama malzemeleri sağlayabilir. Belirli kaplama malzemeleri genellikle ekipman kılavuzunda veya teknik özelliklerde ayrıntılı olarak açıklanır.

Bakım

• Düzenli temizlik:

  Sputtering cihazının dış yüzeyini ve iç parçalarını düzenli olarak temizleyin. Cihaza zarar vermemek için uygun temizlik maddeleri ve aletleri kullanın ve aynı zamanda kirleticileri, tozu vb. ortadan kaldırın, böylece cihazın çalışma ortamının temizliğini sağlayın.

• Vakum bütünlüğünü kontrol edin:

  Vakum göstergeleri, vanalar, conta elemanları vb. dahil olmak üzere sputtering cihazının vakum bütünlüğünü düzenli olarak kontrol edin. Ekipmanın vakum durumunu korumak ve gaz kaçağını önlemek için bu bileşenlerin düzgün çalıştığından emin olun.

• Sputter hedeflerinin bakımı:

  Değiştirilebilir sputter hedeflerine sahip cihazlar için, hedefinin kalitesini ve performansını korumak gerekir. Sputter hedeflerinin aşınmasını ve kirlenmesini düzenli olarak kontrol edin ve gerektiğinde bunları değiştirin veya temizleyin, böylece sputterlanmış film kalitesinin homojenliğini ve kararlılığını sağlayın.

Metal Sputtering Senaryoları

Magnetron metal sputtering, elektronik parça üretiminde yoğun talep gören bir yöntemdir. Bu işlemle yapılan ürünlerin listesi çok uzundur ve aşağıdaki ürünleri içerir:

• kondansatörler;
• saat, telefon ve diğer elektronik cihazlar için LCD ekranlar;
• yarı iletkenler;
• güneş enerjisi paneli;
• optik lensler ve aynalar;
• çalışma ömrünü uzatmak için çeşitli araçlarda sert metal alaşım kaplama;
• örneğin, güneşli günlerde aracı serin tutmak için özel kaplamalar gerektiren araba ön camları ve pencereleri;
• vakum tüplerinde kullanılan variller;
• teyp kaydedicilerde kullanılmak üzere manyetik başlıklar;
• benzersiz yansıtıcı özelliklere sahip mücevherler.

Bu, tam bir liste olmaktan uzaktır. Elektronik sektörünün etkileyici büyümesi, metal sputtering yöntemine olan ihtiyacın sürekli artmasına neden olmuştur. Magnetron metal sputtering gerçekleştirmek için kullanılan araçlar ve makinelere de pazarda büyük talep görülmektedir.

Elektronik sektörünün yanı sıra, birçok sektör de kaplamalar için bu yöntemi kullanmaktadır.

• Otomotiv sektörü, aşınmaya ve yıpranmaya karşı daha dayanıklı hale getirmek için kaplamalar gerektiren çeşitli parçalar için sputterlanmış metale ihtiyaç duyar.
• Havacılık ve uzay sektörü, hafif ve sağlam metal laminatlar elde etmek için metal sputtering'i en uygun şekilde kullanır. Bunlar, uçağın kaldırma kuvveti, sürüklenme katsayısı, kararlılık ve diğer hayati parametrelere yardımcı olabilir ve yolcu güvenliğini sağlayabilir.
• Tıbbi cihaz sektörü, antimikrobiyal filmlerle eşyaları kaplamak için iyon sputtering yöntemini kullanır. Bunlar, bakterilerin büyümesini önlemeye ve hasta güvenliğini artırmaya yardımcı olabilir. Endoskoplar ve cerrahi aletler, steril hale getirilmeleri için filmlerle kaplanması gereken iki örnektir.
• Mücevher sektöründeki birçok ürün, metal sputtering yardımıyla oluşturulmaktadır. Magnetron metal sputtering, Ti, Zr, Hf, V, Nb, T ve diğerleri gibi, mücevher yapımında çok popüler olan farklı malzemelerin çok katmanlı kaplamalarını üretebilen düşük sıcaklıklı bir işlemdir.

Metal Sputtering Nasıl Seçilir?

Metal sputtering seçerken, belirli uygulama gereksinimlerini göz önünde bulundurmak gerekir. Elektronik, optik, tıbbi cihazlar veya koruyucu kaplamalar gibi farklı uygulamalar, film kalitesi, kompozisyon, kalınlık ve alt tabaka uyumluluğu açısından farklı ihtiyaçlara sahiptir.

Hedef malzeme kontrol edilmesi gereken önemli bir faktördür. Hedef malzemenin istenen ince film kompozisyonu için uygun olduğundan emin olun. Ayrıca, hedefinin saflığı filmin kalitesini etkiler. Yüksek saflıkta bir hedef malzeme seçmek, çökeltilen filmdeki safsızlıkları en aza indirir ve böylece performansı ve kalitesini artırır.

Ek olarak, alıcı hedef geometrisi ve boyutunu düşünmelidir. Hedefinin geometrisi ve boyutunun alt tabakaya eşit biriktirme yapılmasına izin verdiğinden emin olun. Ayrıca, biriktirme hızı önemlidir. Farklı hedef malzemeler farklı sputtering hızları gösterir. İstenilen film kalınlığına mevcut işlem süresi içinde ulaşmak için gerekli biriktirme hızını sağlayan hedef malzemeleri seçin.

Ayrıca, sputtering sisteminin çalışma koşulları, örneğin gaz basıncı ve güç seviyesi, hedefinin sputtering verimliliğini etkiler. İstenilen biriktirme hızına ulaşmak için çalışma koşullarını optimize edin. Ayrıca, hedefinin sputtering sistemiyle uyumluluğunu göz önünde bulundurun. Hedefinin mevcut sputtering sisteminde kullanılabildiğinden emin olun.

Son olarak, büyük ölçekli üretimle ilgileniyorsanız, hedefinin tekrarlanabilirliğini ve tutarlılığını göz önünde bulundurmalısınız. Film kalitesini ve işlem kontrolünü korumak için kullanılan hedeflerin tutarlı ve tekrarlanabilir sonuçlar sağlayabildiğinden emin olun.

Sıkça Sorulan Sorular

S1: Vakum ve soğuk püskürtme metal sputtering arasında fark nedir?

C1: Soğuk püskürtme ve vakum püskürtme, iki farklı kaplama yöntemidir. Soğuk püskürtme tekniği, düşük sıcaklıklarda yüzeylere malzeme biriktirmek için kinetik enerjiye güvenirken, alt tabakanın deformasyonuna dayalı bir yapışma ile sonuçlanırken, vakum kaplama, yönlü ısı veya ısıtılmış metalden buharlaştırılmış moleküllerin, hedef alt tabakaya moleküler düzeyde bağlanması için kullanıldığı, bir odanın içine yerleştirilen konuları içerir.

S2: Metal sputtering hedef pazar büyüklüğü nedir?

C2: Küresel metal sputtering hedef pazar büyüklüğü 2022'de 2,9 milyar ABD doları olarak değerlendirildi ve pazarın 2023'ten 2031'e kadar %2,9'luk bir bileşik yıllık büyüme oranıyla (CAGR) 2031'de 3,7 milyar ABD dolarına ulaşması bekleniyor.

S3: Metal sputtering'in bazı avantajları nelerdir:

C3: Metal sputtering sayısız avantaj sunar. Ürettiği kaplama, buharlaştırma teknikleri ile üretilenlere göre genellikle daha yoğundur, bu da daha iyi dayanıklılık sağlar. Ek olarak, bu yöntem film kalınlığının hassas kontrolünü sağlar ve metal, alaşım ve bileşikler dahil olmak üzere çok çeşitli malzemelerin biriktirilmesini sağlar. Dahası, metal sputtering, yüksek yapışma mukavemeti, homojen kalınlık ve mükemmel saflık gibi üstün özelliklere sahip kaplamalar üretebilir. Ayrıca, düz plakalardan derin deliklere ve yüksek en boy oranına sahip hendeklere kadar değişen şekil ve boyutlardaki alt tabakaların üzerine malzeme biriktirebilir.