Vakuumbeläggningsteknik och utrustning tvåhundra år av utvecklingshistoria

Vakuumbeläggningsteknik och utrustning tvåhundra år av utvecklingshistoria

IKS PVD, vi har avancerad PVD-vakuumbeläggningsteknik, iks.pvd@foxmail.com

Många människor investerar i 3D-glas och OLED-projekt, och för att göra dessa produkter bra måste du förstå den mest kritiska delen, beläggningen.

Följande är utvecklingshistorien för den globala beläggningstekniken. Kanske kan du se det som familjens hemliga recept. Så tidigt som många år sedan gjorde någon det och det har industrialiserats i flera omgångar. Efter att ha läst den här artikeln kan du också säga att du inte lurar mig, jag läser också beläggningens historia ...

Kemisk beläggning användes först för att framställa skyddsfilm på ytan av det optiska elementet. Sedan, i 1817, erhåller Fraunhofe i Tyskland med koncentrerad svavelsyra eller salpetersyra erosion av glas, ibland den första reflektionsfilmen, före 1835 någon med kemisk våt separationsavsättning av silverspegelfilm är de första preparaten av optisk film i värld. Senare pläterades olika optiska filmer i kemiska lösningar och ångor. På 1950-talet, förutom vissa applikationer av anti-reflektionsfilm på stort och snabbt fönsterglas, ersattes kemisk lösningsbeläggning gradvis med vakuumbeläggning.

Vakuumavdunstning och förstoftning är de två viktigaste processerna för framställning av optiska filmer i industrin. De användes i stor skala, i själva verket efter tillkomsten av oljediffusionspumpen, det mekaniska pumpsystemet, 1930.

1935 utvecklades en enda antireflektiv film för vakuumavdunstningsavsättning. Men det användes först efter 1945 för att belägga linser.

1938 utvecklade USA och Europa en dubbel antireflektiv film, men det var först 1949 att en kvalitetsprodukt producerades.

År 1965 utvecklades ett bredbands trelagers antireflektionssystem. När det gäller reflekterande film producerade generell elektrisk den första aluminiserade lampan 1937. Tyskland samma år gjorde den första medicinska slitstarka hårda rodiumfilmen. När det gäller filter avsattes den metalldiaelektriska filmen Fabry -Perot interferensfiltret i Tyskland 1939.

Inom sputteringbeläggningen, omkring 1858, har brittiska och tyska forskare funnit sputteringfenomenet i laboratoriet. Tekniken har utvecklats långsamt.

1955, efter att högfrekvenssputteringstekniken hade föreslagits av Wehner, utvecklades sputtering beläggning snabbt och blev en viktig optisk tunnfilmsprocess. Befintliga deponeringsprocesser innefattar bipolär sputtering, tripolutsputtering, reaktiv sputtering, magnetronputtring och dubbeljonsputtering.

Sedan 1950-talet har optiska tunnfilmer utvecklats snabbt i beläggningsteknik och datorstödd design. I samband med beläggningen studerades och tillämpades en rad nya jonbaserade teknologier.

1953 ansökte Auwarter of Germany om patent på optisk tunnfilm för reaktiv förångningsplätering och föreslog att öka den kemiska reaktiviteten med joniserad gas.

1964 introducerades Mattox jonplätsystem på grundval av tidigare forskningsarbete. Vid den tiden arbetade jonsystemet under 10Pa tryck och 2KV urladdningsspänning. Den användes för att belägga slitstarka och dekorativa ändamål på metall, inte lämplig för optisk tunnfilmplätering. Senare avsattes optiska tunna filmer på isolerande material såsom glas genom jonplätering med hög frekvens. Sedan 1970-talet har en serie nya tekniker studerats och applicerats, inklusive jonassisterad avsättning, reaktiv jonplätering och plasmakemisk ångutjämning. På grund av användningen av energiska joner ger de tillräcklig aktiveringsenergi och ökar reaktionshastigheten hos ytan. Forsknings- och utvecklingsriktningen för tillverkningsteknik för optisk tunnfilm är att förbättra rörligheten för adsorberade atomer och undvika bildning av kolumnär mikrostruktur för att förbättra egenskaperna hos optisk tunnfilm i olika grad.

Faktum är att utvecklingen av vakuumbeläggningsprocessen är mycket mer komplex. Låt oss ta en titt på denna 200-åriga teknikhistoria:

På 1800-talet

Vakuumbeläggning har en historia om 200 år. På 1800-talet var det i utforskningsstadiet och förundersökning. Sökarens travails var på full skärm under denna tid.

År 1805 studerades förhållandet mellan kontaktvinkel och yt energi (Young).

En Fraunhofer bildas på en lins.

År 1839 började forskning på bågförångning (Hare).

År 1852 började han studera vakuumsprutningsbeläggning (Grove; Pulker).

I 1857 förångades tråden i kväve för att bilda en tunnfilm (Faraday; Conn).

År 1874 rapporterades att det gjordes till en plasmapolymer (Dewilde; Thenard).

År 1877 studerades vakuumutspädning av tunnfilmer (Wright).

1880, kolvätefaspyrolys (Sawyer; Mann).

1887, vakuumförångning av tunna filmer (digel) (Nahrwold; Pohl; Pringsheim).

År 1896 utvecklades den kemiska processen för att bilda en antireflektiv film.

År 1897 undersöktes vätereduktionsmetoden för volframtetraklorid (CVD) med framgång. Optisk interferometri av filmtjocklek (Wiener).

De första 50 åren av 1900-talet

1904 Edison patenterades för sputtering silver på cylindrar.

I 1907 studerades vakuumreaktionsindunstningstekniken (Soddy).

År 1913 undersöktes adsorptionsisotermer (Langmuir, Knudsen, Knacke, etc.).

Tunnfilmresistens avsatt genom sputtering på glasstänger, 1917.

1920 Guntherschulzer, sputteringteori.

1928 vakuumförångning av wolframfilament (Ritsehl, Cartwright, etc.).

1930 förångades den sanna luftfasen för att bilda ultrafina partiklar (pfunds).

1934, slingrande beläggning av guld på genomskinligt cellofan (Kurz, Whiley); Plasma rengöring av glas för filmavsättning (Bauer, Strong).

1935 studerades framgångsrikt vakuumdämpningsbeläggning av Cd: Mg och Zn för metallpappkondensatorer (Bausch, Mansbridge). Starkt glas för palomas 100-tums teleskop Optisk lins belagd med ett enda lager av reflektionsfilm (Strong, Smakula); Studie om metallfilmens tillväxtmorfologi (Andrade, Matindale).

1937 utvecklades ett förseglat strålhuvud med en blyreflektor (Wright). Vakuumlindningsindunstningsbeläggning (Whiley) utvecklades framgångsrikt. Penning magnetron förbättrad sputtering beläggning framgångsrikt utvecklades.

År 1938 patenterades Berghaus för förångning efter jonbombardemang av ytan. 1939 dubbel antireflexbeläggning användes framgångsrikt (Cartwright, Turner).

1941 gjordes vakuumaluminerat nät till folie för radar.

År 1942 pläterades tre antireflekterande beläggningar (Geffcken). Metalljonkällan för isotopskillnad har framgångsrikt utvecklats.

År 1944 utvecklades den elektroniska rengöringen av glas (Rice, Dimmick).

År 1945, många kvinnor Banning flera optiska filter (Banning, Hoffman).

1946 mättes tjockleken på tunna filmer med röntgenabsorptionsmetod (Friedman, Birks). Goodfellow företag i Förenade kungariket.

1947 var spegeln av 200-tums teleskopet aluminiumpläterad.

År 1948 bildades det nationella optiska laboratoriet (OCLI). Vakuumhastig avdunstning av avsatta partiklar (Harris, Siegel); Filmtjockleken styrs av ljusöverföring (Dufour).

År 1949 studerade tillväxtmorfologin för icke-metalliska filmer (Schulz).

År 1950 bildades sputteringsteori (Wehner). Halvledarindustrin började ta av; En mängd mikroelektronikindustrin började ta av; Utveckling av kallt ljusspegel (Turner, Hoffman, Schroder); Plast dekorativ film började dyka upp (Holland et al.

De senaste 50 åren av 20-talet

Det var 50 år som tunnfilmstekniken tog sig av. Utvecklingen av vakuumförvärv och vakuummätning är den avgörande faktorn för snabb industrialisering av tunnfilmsteknik.

År 1952 utvecklades sputteringstvättmetoden för automatisk ytrengöring. Nya reaktionsindunstningsmetoder (Auwarter, Brinsmaid) studerades. Den korrosionsbeständiga plasmapolymerfilmen studerades.

1953 grundades det amerikanska vakuumsamhället; Antireflektiva filmmaterial gjorda genom lindning och beläggning (3M).

År 1954 började företaget att utveckla en ny vakuumdämpande coiling och beläggningsmaskin (Leybold Company).

År 1955 började elektronstråleavdunstningstekniken för tunna filmavsättning mogna (Ruhle). En rf-sputtermetod för dielektrisk (Wehner) föreslogs.

1956 introducerades den första amerikanska bilen med metallbeläggning (Ford Motor Company).

År 1957 godtogs vakuumkadmiumpläteringsmetoden av flygindustrin. Reaktionsindunstningsmetoden för optisk film studerades (Brismaid, Auwarter et al.). Amerikanska vakuumbeläggningssamhället grundades.

1958 utvecklades filmpitaxialtillväxttekniken framgångsrikt (Gunther). NASA grundades.

1959 magnetbandssprayutrustning utvecklad (Temescal Corporation).

1960 uppträdde polymerens aktiva deponeringsmetod (Sharp, Schorhorm). Utveckling av jonkälla för elektrisk framdrivningsanordning (Kauffman); Måttinstrumentet för kvartskristallfilmtjocklek har utvecklats framgångsrikt.

Lågemissivitetsglas utvecklades 1961 (Leybold); Började studera sputteringavkastningen av element (Laegried, Yamamura, etc.).

1962 studerades förstoftningsmetoden för kemisk analys. Arc-ångavsättning av kol (Massey) och metall (Lucas); Rf-sputteringsmetod för rengöringsmedium (Stuart, Anderson et al.); Leybolds produkter gick in i den amerikanska marknaden; Så låt oss tänka på elementets ångtryck.

1963 utvecklades kontinuerlig beläggningsutrustning med partiell atmosfärisk exponering (Charschan, Savach, etc.). Jonpläteringsprocessen har utvecklats framgångsrikt (Mattox).

1964 utvecklades PECVD (plasmaförstärkt kemisk ångavsättning) för fotovoltaiska filmer framgångsrikt (Bradley et al.).

1965 utvecklades biasputteringsavsättningsmetoden framgångsrikt (Maissel et al.). Laserdampavsättningsmetoden för tunna filmer utvecklades framgångsrikt (Smith, Turner). Rf-sputteringavsättningsmetoden för isolerande material utvecklades framgångsrikt (Davidse, Anderson et al.). Den pulserande lasersättningsmetoden utvecklades framgångsrikt (Smith et al.); Den multilagda vakuummetallmaskbandfilmen för acetatfilm utvecklades framgångsrikt (Galileo).

I 1966, jon aluminized reaktorer (Mattox, etc.); Jonbeläggningen av mjuk metall som användes som smörjmedel utvecklades framgångsrikt (Spalvins). Bra vidhäftning av solens reflektionsfilm (3M-företag).

År 1967 uppnåddes framgångsrikt förplanteringsförkromning på skärare (Lane). Vakuumjonbeläggningsmetoden har patenterats (Mattox). Tripolysputtermetoden utvecklades framgångsrikt (Baun, Wan, etc.). Mattox deposition vid högvakuum.

1968, i en roterande tank, en liten del av jonbeläggningen (Mattox, Klein), en process som blev känd inom rymdindustrin som jonångavsättning.

1969 utfördes magnetronförstoftning inuti de halvkärlsdelar och flera sputteringskällor patenterades (Mullay). Leybolds nya sputtering filmcoater kom ut. Förångningsfilm morfologiskt diagram publicerat.

På 1970-talet tillämpades olika typer av vakuumbeläggning i industriell skala. Utvecklingen av tunnfilmsteknik har gått in i en guldålder.

År 1970 utvecklades den ihåliga katodens elektroniska källa med vakuumförångning framgångsrikt (ULVAC); En optisk beläggningsmaskin med hög avlagringshastighet (OCLI) utvecklades. Hollow-katodjonbeläggningsutrustning uppträdde i Japan (ULVAC-bolag).

Företag som belagd glas med jonbombardemang sprang upp i många länder 1971. Hård kolfilm utvecklades framgångsrikt (Aisenberg et al.); Patenterad magnetronputtringsmetod i koniska komponenter (Clarke); Anodbågens förångningskälla vid vilken position som helst uppträder (Snaper, Sablev); Under avdunstning aktiveras den aktiva gasens plasma (Heitman, Auwarter, etc.). Utveckling av aluminiserat cigarettomslagspapper (Galileo); En jonbeläggningsanordning med användning av en elektronstråleavdunstningskälla visas (Chamber of Corporation).

1972 utvecklades Tagaki-metoden. Högvakuumsprutningsbeläggningsanordning med jonpistol (Weissmantel); Studie om synkron bombardemangseffekt av membranmorfologi (mattox et al.); Tunnrådsbeläggningsutrustning har använts i stor utsträckning.

I 1973 antog elektroplättindustrin ny högkvalitativ och billig jonbeläggningsutrustning (Bell Company); Plasmaförstärkt kemisk ångavsättning (PECVD) i platta reaktorer (Reinberg).

1974 uppträdde teknologin för ultraviolett ozonrensning (Sowell, Cuthrell, etc.). Studie av kompressionsspänning i jonbombardemangsfilmer (Sowell, Cuthrell et al.); Tekniken för plan magnetisk kontrollbeläggning patenterades (Chapin).

1975 utvecklades reaktivt jonbeläggningsteknik framgångsrikt (Murayama et al.). · Patenterad cylindrisk katodmagnetronsputteringsteknik (Penfold, etc.) Ⅲ - Ⅴ Clan halvledarmaterialets molekylära strål epitaxi (MBE) framgångsrikt utvecklad (Cho, Arthur); Alternativ jonbeläggningsteknik utvecklades framgångsrikt (Schiller); Chevrolet visas på bilens ram.

1976 användes jonpistolen för att deponera filmer i en synkron bombardemang (Weissmantel).

I 1977 utvecklades medelfrekvensen planar magnetron-reaktiv sputtering deponeringsmetoden framgångsrikt (Cormia, etc.). Vakuumlindningsplätering av ITO-film utvecklades framgångsrikt (Sierracin, Sheldahl, etc.). · Utvecklat sputtersystemets beläggningsutrustning för gardinväggglas (AircoTemescal); Sputtering av tunnfilmmorfologi (Thornton et al.); Sputter - uppvärmd spegelbeläggning (Chahroudi) på tunn tråd. I 1978 pläterades optisk diffraktionsfilm framgångsrikt på tunnfilm (Coburn Company); Utveckling av kontrollerbar bågförångningskälla (Dorodnov); Utveckling av plasma-mörkbågsförångning (Aksenov et al.); Fönstret utvecklades framgångsrikt av ITO filmsputtering (senare kallad CP)

1979 användes kommersiell on-line glasutsläppningsutrustning med låg emissivitet. Sputtering deponering nätverksfilm för att uppnå industrialisering (CormiaChahroudi Company); Patenterad plan magnetronkatodutspänning (BOCCT); En ny högtryckssprutningsbeläggningsanordning (Leybold) med hög beläggningsgrad.

År 1980 användes jonpistol för att förbättra spänningen av ångad kromfilm (Hoffman, Gaerttner). Den första stora sputterspolnings- och beläggningsanordningen kom ut (Leybold); Multi-arc-ångavsättning har industrialiserats i USA. Agbaserad värmekontrollbeläggning för att uppnå industrialisering (Leubold-bolaget).

År 1981 användes fysisk ångavsättning för att belägga hårdfilmen på verktyg. Dekorativa och multifunktionella membran för hårdvara (Leybold); Sputtering jonplätering av dekorativ film (Leybold Company); Sputtering spiralpläteringsanordning (Leybold); Online ITO - Ag - ITO beläggningsanordning med hög depositionshastighet (Leybold); En silverbelagd reflekterande film utvecklades (3M).

År 1982 industrialiserades gasfasindunstningen av ultrafina partiklar (ULVAC-bolaget). Patenterad roterande magnetron cylindrisk katod (Mckelvey); Titan roterande plan sputtering mål framgångsrikt utvecklat (TicoTitanium).

1983, studier om förbättring av kemisk aktivitet genom bombardemang (Lincoln, Geis et al.); Det roterande cylindriska magnetronsputtermålet utvecklades framgångsrikt (Robinson). High-density optisk skiva (Phillips, Sony); Industrialisering av nätbeläggningsutrustning för magnetband (Leybold); Metalliserings fint nät bildas när vakuumgraden av avdunstningszonen ändras ständigt (Galileo-bolaget).

1984 gridplätering av a-si fotovoltaiska filmer (energycon enheter).

Under 1985 patenterades vakuumförångning av flerskiktspolymerfilmer (GE). 1986, forskning om icke-jämviktsmagnetron-sputtering (Windows, etc.).

Laserskal deponering av HTS tunna filmer (Dijkkamp et al.); Den rasterfria halljonskällan utvecklades framgångsrikt (Kaufman, Robinson et al.). Färg bläckstråleskrivare (OCLI).

1988 utvecklades med dubbla katod medelfrekvenssputtering jonkälla framgångsrikt (Este et al.). Industrialisering av DC-cylindrisk roterande magnetronsputteringsteknik (BOCCT); Tryckpulsmetoden för styrning av spänningsfilmens spänning har framgångsrikt utvecklats (Cuthrell, Mattox).

1989 kom kotolz-funktionellfilmen ut, nu allmänt känd som CP-film.

1990-talet utvecklades dual-ac om magnetron-sputteringsteknik blev mogen (Leybold); Utveckling av finmaskningsbeläggningsutrustning för finansiell skåp säkerhet (ULVAC företag); Ett skakbord för finskärmbeläggning utvecklades framgångsrikt (Leybold); Den intermediära frekvensreaktiva sputteringavsättningsmetoden för aluminiumoxid utvecklades framgångsrikt (Leybold Company).

1991 användes framgångsrikt akrylpolymerbeläggning. ZrN dekorationsfilm industrialisering (Leybold).

I 1993 patenterades skraperbeläggningstekniken (Gillette Company);

1995 patenterades kiseloxidbarriärfilmen (BOCCT-företag); En framgångsrik beläggningsteknik för online-klyvsputtering för billyktor (Leybold).

1997 omvandlades akrylpolymerbeläggningstekniken till delta V-teknik; TaN och Cu pläterades på kisel genom fysisk ångavsättning (IBM). Utveckling av off-line klusterbeläggningsutrustning för dekorativ film (Leybold).

Under 1998 sattes skrapbeläggningsutrustningen med filterbågskälla i produktion (Gillette-bolaget).

1999 deltar delta V-teknik för stort område av glas längsgående beläggning.