離子束加工
專業術語
離子束加工是利用具有較高能量的離子束射到材料表面時所發生的撞擊效應、濺射效應和注入效應來進行不同的加工。離子束加工按其工藝原理和目的的不同可以分為三種:用於從工件上去除材料的刻蝕加工、用於給工件表面塗覆的鍍層加工以及用於表面改性的離子注入加工。
1.是一 種精密微細的加工方法。
2.非接觸式加工,不會產生應力和變形。
3.加工速度很快,能量使用率可高達90%。
4.加工過程可自動化。
5.在真空腔中進行,污染少,材料加工表面不氧化。
6.電子束加工需要一整套專用設備和真空系統,價格較貴。
離子束加工是在真空條件下,先由電子槍產生電子束,再引入已抽成真空且充滿惰性氣體之電離室中,使低壓惰性氣體離子化。由負極引出陽離子又經加速、集束等步驟,獲得具有一定速度的離子投射到材料表面,產生濺射效應和注入效應。由於離子帶正電荷,其質量比電子大數千、數萬倍,所以離子束比電子束具有更大的撞擊動能,是靠微觀的機械撞擊能量來加工的。
離子束加工主要特點如下:
1.加工的精度非常高。
2.污染少。
3.加工應力、熱變形等極小、加工精度高。
4.離子束加工設備費用高、成本貴、加工效率低。
1.蝕刻加工:
離子蝕刻用於加工陀螺儀空氣軸承和動壓馬達上的溝槽,解析度高,精度、重複一致性好。
離子束蝕刻應用的另一個方面是蝕刻高精度圖形,如集成電路、光電器件和光集成器件等征電子學構件。
太陽能電池表面具有非反射紋理表面。
離子束蝕刻還應用於減薄材料,製作穿透式電子顯微鏡試片。
2.離子束鍍膜加工:
離子束鍍膜加工有濺射沉積和離子鍍兩種形式。
離子鍍可鍍材料範圍廣泛,不論金屬、非金屬表面上均可鍍制金屬或非金屬薄膜,各種合金、化合物、或某些合成材料、半導體材料、高熔點材料亦均可鍍覆。
1.離子蝕刻或離子銑削:Ar離子傾斜轟擊工件,使工件表面原子逐個剝離。
2.離子濺射沉積:Ar離子傾斜轟擊某種材料的靶,靶材原子被擊出后沉澱在靶材附近的工件上,使之表面鍍上一層薄膜。
3.離子鍍或離子濺射輔助沉積:它和離子濺射沉積的區別在於同時轟擊靶材和工件,目的是為了增強膜材與工件基材之間的結合力。
4.離子注入:較高能量的離子束直接轟擊被加工材料,使工件表面層含有注入離子,改變了工件表面的化學成分,從而改變了工件表面層的物理、力學和化學性能,滿足特殊領域的要求。