Tecnología y equipo de recubrimiento por vacío doscientos años de historia de desarrollo.

- Jan 21, 2019-

Tecnología y equipo de recubrimiento por vacío doscientos años de historia de desarrollo.

 

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IKS PVD, contamos con tecnología avanzada de recubrimiento al vacío PVD, iks.pvd@foxmail.com


Mucha gente está invirtiendo en proyectos de vidrio 3D y OLED, y para hacer bien estos productos, debe comprender la parte más crítica, el revestimiento.

 

La siguiente es la historia de desarrollo de la tecnología de recubrimiento global. Quizás puedas verlo como la receta secreta de la familia. Tan pronto como hace muchos años, alguien lo hizo y se ha industrializado durante varias rondas. Después de leer este artículo, también puedes decir, no me engañes, también leí la historia del recubrimiento ...

 

El recubrimiento químico se utilizó por primera vez para preparar una película protectora sobre la superficie del elemento óptico. Luego, en 1817, Fraunhofe en Alemania con ácido sulfúrico concentrado o ácido nítrico, erosión del vidrio, en ocasiones obtiene la primera película antirreflectante, antes de 1835 una persona con deposición química de separación de película de espejo de plata son la primera preparación de película óptica en el mundo. Más tarde, varias películas ópticas fueron chapadas en soluciones químicas y vapores. En la década de 1950, a excepción de algunas aplicaciones de película antirreflectante en vidrio de ventanas grandes y rápidas, el recubrimiento de solución química se reemplazó gradualmente por recubrimiento de vacío.

 

La evaporación al vacío y la pulverización catódica son los dos procesos más importantes para preparar películas ópticas en la industria. Se usaron a gran escala, de hecho, después de la llegada de la bomba de difusión de aceite, el sistema de bombeo mecánico, en 1930.

 

En 1935, se desarrolló una única película antirreflectante para la deposición por evaporación al vacío. Pero fue usado por primera vez después de 1945 para cubrir lentes.

 

En 1938, Estados Unidos y Europa desarrollaron una película antirreflectante doble, pero no fue hasta 1949 cuando se produjo un producto de calidad.

 

En 1965, se desarrolló un sistema antirreflejo de tres capas de banda ancha. En términos de película reflectante, General Electric produjo la primera lámpara aluminizada en 1937. En el mismo año, Alemania hizo la primera película de rodio dura resistente al desgaste médico. En términos de filtros, la película dieléctrica de metal Fabry-- --Perot filtro de interferencia se depositó en Alemania en 1939.

 

En el campo del recubrimiento por pulverización catódica, alrededor de 1858, investigadores británicos y alemanes descubrieron el fenómeno de la pulverización catódica en el laboratorio. La tecnología ha evolucionado lentamente.

 

En 1955, después de que Wehner propusiera la tecnología de pulverización de alta frecuencia, el recubrimiento por pulverización se desarrolló rápidamente y se convirtió en un importante proceso óptico de película delgada. Los procesos de deposición existentes incluyen sputtering bipolar, sputtering de tripola, sputtering reactivo, sputtering de magnetrón y sputtering de doble ión.

 

Desde la década de 1950, las películas delgadas ópticas se han desarrollado rápidamente en tecnología de recubrimiento y diseño asistido por computadora. En el aspecto del revestimiento, se estudiaron y aplicaron una serie de nuevas tecnologías basadas en iones.

 

En 1953, Auwarter de Alemania solicitó la patente de película delgada óptica para placas de evaporación reactiva y propuso aumentar la reactividad química con el gas ionizado.

 

En 1964, se introdujo el sistema de placas iónicas Mattox sobre la base de trabajos de investigación anteriores. En ese momento, el sistema de iones funcionaba a una presión de 10 Pa y una tensión de descarga de 2 KV. Se usó para revestir objetos decorativos y resistentes al desgaste en metal, no es adecuado para el revestimiento óptico de película delgada. Más tarde, las películas delgadas ópticas se depositaron sobre materiales aislantes, como el vidrio, mediante un revestimiento iónico de alta frecuencia. Desde la década de 1970, se han estudiado y aplicado una serie de nuevas técnicas, que incluyen la deposición asistida por iones, el recubrimiento reactivo de iones y la ecualización de vapores químicos en plasma. Debido al uso de iones energéticos, proporcionan suficiente energía de activación y aumentan la velocidad de reacción de la superficie. La dirección de investigación y desarrollo de la tecnología de fabricación de película delgada óptica es mejorar la movilidad de los átomos adsorbidos y evitar la formación de microestructuras de columna, a fin de mejorar las propiedades de la película delgada óptica en diferentes grados.

 

De hecho, el desarrollo del proceso de recubrimiento al vacío es mucho más complejo. Echemos un vistazo a esta historia de la tecnología de hace 200 años:

 

En el siglo 19

El revestimiento al vacío tiene una historia de 200 años. En el siglo XIX, se encontraba en la etapa de exploración y estudio preliminar. Las tribulaciones del buscador estuvieron en exhibición durante este tiempo.

En 1805, se estudió la relación entre el ángulo de contacto y la energía superficial (Young).

Un Fraunhofer se forma en una lente.

En 1839, comenzó la investigación sobre la evaporación del arco (liebre).

En 1852, comenzó a estudiar el revestimiento por pulverización catódica (Grove; Pulker).

En 1857, el alambre se vaporizó en nitrógeno para formar una película delgada (Faraday; Conn).

En 1874, se informó que se convirtió en un polímero de plasma (Dewilde; Thenard).

En 1877, se estudió con éxito la deposición por pulverización catódica de películas delgadas (Wright).

1880, pirólisis en fase gaseosa hidrocarbonada (Sawyer; Mann).

1887, evaporación al vacío de películas delgadas (crisol) (Nahrwold; Pohl; Pringsheim).

En 1896, se desarrolló el proceso químico para formar una película antirreflectante.

En 1897, se estudió con éxito el método de reducción con hidrógeno del tetracloruro de tungsteno (ECV). Interferometría óptica de espesor de película (Wiener).

Los primeros 50 años del siglo XX.

1904 Edison fue patentado por pulverización de plata en los cilindros.

En 1907, se estudió la tecnología de evaporación por reacción al vacío (Soddy).

En 1913, investigación sobre isotermas de adsorción (Langmuir, Knudsen, Knacke, etc.).

Resistencia de la película delgada depositada por pulverización catódica sobre barras de vidrio, 1917.

1920 Guntherschulzer, sputtering teoria.

En 1928, vaporización al vacío de filamento de tungsteno (Ritsehl, Cartwright, etc.).

En 1930, la verdadera fase de aire se vaporizó para formar partículas ultrafinas (pfunds).

En 1934, el chapado de oro en celofán translúcido (Kurz, Whiley); Limpieza con plasma de vidrio para deposición de película (Bauer, Strong).

En 1935, se estudió con éxito el recubrimiento de bobinado por evaporación al vacío de Cd: Mg y Zn para condensadores de papel metálico (Bausch, Mansbridge). Vidrio fuerte para el telescopio de 100 pulgadas de paloma; Lente óptica recubierta con una capa de película antirreflectante (Strong, Smakula); Estudio sobre la morfología del crecimiento de las películas metálicas (Andrade, Matindale).

En 1937, se desarrolló una cabeza de viga sellada que usa un reflector de plomo (Wright). El recubrimiento por evaporación al vacío (Whiley) se desarrolló con éxito. El revestimiento de pulverización catetrada con magnetrón mejorado se desarrolló con éxito.

En 1938, el Berghaus fue patentado para la evaporación después del bombardeo de iones de la superficie. El revestimiento antirreflectante doble de 1939 se aplicó con éxito (Cartwright, Turner).

En 1941, la malla aluminizada al vacío se convirtió en lámina para el radar.

En 1942, se recubrieron tres recubrimientos antirreflectantes (Geffcken). La fuente de iones metálicos para la separación de isótopos se ha desarrollado con éxito.

En 1944 se desarrolló la limpieza electrónica del vidrio (Rice, Dimmick).

En 1945, muchas mujeres Banning múltiples filtros ópticos (Banning, Hoffman).

En 1946, el espesor de las películas delgadas se midió mediante el método de absorción de rayos X (Friedman, Birks). Goodfellow empresa del Reino Unido.

En 1947, el espejo del telescopio de 200 pulgadas estaba recubierto de aluminio.

En 1948, se estableció el laboratorio óptico nacional (OCLI). Evaporación rápida al vacío de partículas depositadas (Harris, Siegel); El espesor de la película es controlado por la transmisión de luz (Dufour).

En 1949, estudios sobre la morfología del crecimiento de películas no metálicas (Schulz).

En 1950, se estableció la teoría del sputtering (Wehner). La industria de los semiconductores comenzó a despegar; Una variedad de la industria microelectrónica comenzó a despegar; Desarrollo de espejo de luz fría (Turner, Hoffman, Schroder); La película plástica decorativa comenzó a aparecer (Holland et al.

Los últimos 50 años del siglo XX.

Estos fueron los 50 años que despegó la tecnología de película delgada. El desarrollo de la adquisición de vacío y la medición de vacío es el factor decisivo para la rápida industrialización de la tecnología de película delgada.

En 1952, se desarrolló con éxito el método de limpieza por pulverización catódica para la limpieza automática de superficies. Se estudiaron nuevos métodos de evaporación por reacción (Auwarter, Brinsmaid). Se estudió la película de polímero de plasma resistente a la corrosión.

1953 se fundó la sociedad estadounidense del vacío; Materiales antirreflectantes de la película hechos por bobinado y recubrimiento (3M).

En 1954, la compañía comenzó a desarrollar una nueva máquina de bobinado y recubrimiento por evaporación al vacío (empresa Leybold).

En 1955, la tecnología de evaporación por haz de electrones para la deposición de película delgada comenzó a madurar (Ruhle). Se propuso un método de sputtering rf para dieléctrico (Wehner).

En 1956 se introdujo el primer automóvil estadounidense con revestimiento metálico (Ford Motor Company).

En 1957, el sector de la aviación aceptó el método de recubrimiento con cadmio al vacío. Se estudió el método de evaporación de reacción de la película óptica (Brismaid, Auwarter et al.). Se fundó la sociedad estadounidense de revestimiento al vacío.

En 1958, la tecnología de crecimiento epitaxial de la película fue desarrollada con éxito (Gunther). La NASA fue fundada.

1959 Equipo de recubrimiento con cinta magnética desarrollado (Corporación Temescal).

En 1960, apareció el método de deposición de plasma en la superficie del polímero (Sharp, Schorhorm). Desarrollo de fuente de iones para dispositivo de propulsión eléctrica (Kauffman); El instrumento de medición del espesor de la película de cristal de cuarzo se ha desarrollado con éxito.

El vidrio de baja emisividad se desarrolló en 1961 (Leybold); Comenzó a estudiar la producción de elementos por pulverización catódica (Laegried, Yamamura, etc.).

En 1962, se estudió el método de sputtering para el análisis químico. Deposición de vapores de arco de carbono (Massey) y metal (Lucas); Método de pulverización catódica para medios de limpieza (Stuart, Anderson et al.); Los productos de Leybold entraron en el mercado estadounidense; Así que pensemos en la presión de vapor del elemento.

En 1963, se desarrollaron equipos de recubrimiento continuo con exposición atmosférica parcial (Charschan, Savach, etc.). El proceso de recubrimiento iónico se ha desarrollado con éxito (Mattox).

En 1964, se desarrolló con éxito el método PECVD (deposición química de vapor mejorada por plasma) para películas fotovoltaicas (Bradley et al.).

En 1965, se desarrolló con éxito el método de deposición por pulverización catódica (Maissel et al.). El método de deposición láser de vapor para películas delgadas se desarrolló con éxito (Smith, Turner). El método de deposición por pulverización catódica de los materiales aislantes se desarrolló con éxito (Davidse, Anderson et al.). El método de deposición por láser pulsado se desarrolló con éxito (Smith et al.); La película de cinta de malla metálica de vacío multicapa para película de acetato se desarrolló con éxito (Galileo).

En 1966, reactores de aluminio ionizado (Mattox, etc.); El recubrimiento iónico de metal blando utilizado como lubricante se desarrolló con éxito (Spalvins). Buena adherencia de la película de reflexión de la luz solar (empresa 3M).

En 1967, se logró con éxito la pulverización de cromo en el cortador (Lane). El método de recubrimiento de iones al vacío ha sido patentado (Mattox). El método de pulverización tripole se desarrolló con éxito (Baun, Wan, etc.). Deposición de mattox a alto vacío.

En 1968, en un tanque giratorio, una pequeña parte del recubrimiento de iones (Mattox, Klein), un proceso que se dio a conocer en la industria aeroespacial como deposición de vapor de iones.

En 1969, se realizó sputtering de magnetrón dentro de las partes hemisféricas y se patentaron múltiples fuentes de sputtering (Mullay). Salió la nueva máquina de pintar por chisporroteo de Leybold. Evaporación de la película morfológica publicada.

En la década de 1970, se aplicaron diversas tecnologías de revestimiento al vacío a escala industrial. El desarrollo de la tecnología de película delgada ha entrado en una edad de oro.

En 1970, se desarrolló con éxito la fuente electrónica de cátodo hueco con evaporación al vacío (ULVAC); Se desarrolló una máquina de revestimiento óptico multicapa de alta tasa de deposición (OCLI). Apareció en Japón un equipo de revestimiento de iones de cátodo hueco (corporación ULVAC).

Las compañías que recubren vidrio con bombardeo de iones surgieron en muchos países en 1971. Se desarrolló exitosamente una película de carbón duro (Aisenberg et al.); Método patentado de pulverización con magnetrón en componentes cónicos (Clarke); Aparece la fuente de evaporación del arco del ánodo en cualquier posición (Snaper, Sablev); Durante la evaporación, se activa el plasma del gas activo (Heitman, Auwarter, etc.). Desarrollo de papel para envolver cigarrillos aluminizados (Galileo); Aparece un dispositivo de recubrimiento de iones que utiliza una fuente de evaporación de haz de electrones (Chamber corporation).

En 1972, se desarrolló el método Tagaki. Dispositivo de recubrimiento por pulverización catódica de alto vacío con pistola de iones (Weissmantel); Estudio sobre el efecto de bombardeo síncrono de la morfología de la membrana (mattox et al.); El equipo de revestimiento de alambre delgado ha sido ampliamente utilizado.

En 1973, la industria de la galvanoplastia adoptó nuevos equipos de recubrimiento iónico de alta calidad y poco costosos (compañía Bell); Deposición de vapores químicos mejorados por plasma (PECVD) en reactores de placa plana (Reinberg).

En 1974, apareció la tecnología de limpieza de ozono ultravioleta (Sowell, Cuthrell, etc.). Estudio sobre el estrés de compresión en películas de bombardeo de iones (Sowell, Cuthrell et al.); La tecnología de recubrimiento de control magnético planar fue patentada (Chapin).

En 1975, la tecnología de recubrimiento reactivo de iones se desarrolló con éxito (Murayama et al.). · Tecnología patentada de pulverización catódica de magnetrón de cátodo (Penfold, etc.) - sem clan semita- ductor molecular epitaxy de haz molecular (MBE) desarrollado con éxito (Cho, Arthur); La tecnología de recubrimiento de iones alternantes fue desarrollada con éxito (Schiller); Chevrolet aparece en el chasis de un coche.

En 1976, la pistola de iones se usó para depositar películas en un bombardeo sincrónico (Weissmantel).

En 1977, se desarrolló con éxito el método de deposición por pulverización catódica reactiva con magnetrón planar de frecuencia media (Cormia, etc.). El recubrimiento de bobina de vacío de la película de ITO se desarrolló con éxito (Sierracin, Sheldahl, etc.). · Desarrolló el equipo de recubrimiento de pulverización catódica en línea para vidrio de muro cortina (AircoTemescal); Morfología de película delgada por pulverización catódica (Thornton et al.); Sputter - revestimiento de espejo calentado (Chahroudi) sobre alambre delgado. En 1978, la película de difracción óptica se colocó con éxito en una banda delgada (compañía Coburn); Desarrollo de fuente de evaporación de arco controlable (Dorodnov); Desarrollo de la evaporación del arco oscuro del plasma (Aksenov et al.); La ventana fue desarrollada con éxito por la pulverización de la película de ITO (más tarde denominada CP)

En 1979, se puso en uso un equipo de recubrimiento de vidrio comercial de baja emisividad en línea. Red de deposición sputtering para lograr la industrialización (compañía CormiaChahroudi); Sputtering patentado de catetrón de magnetrón planar (BOCCT); Un nuevo dispositivo de recubrimiento por pulverización catódica de vidrio de alta tasa de deposición (Leybold).

En 1980, se usó la pistola de iones para mejorar el estrés de la película de cromo al vapor (Hoffman, Gaerttner). Surgió el primer dispositivo de bobinado y recubrimiento de gran tamaño (Leybold); La deposición de vapor multi-arco se ha industrializado en los Estados Unidos. Revestimiento de control térmico a base de ag para lograr la industrialización (empresa Leubold).

En 1981, se usó la deposición física de vapor para recubrir la película dura de las herramientas. Membranas decorativas y multifuncionales para ferretería (Leybold); Revestimiento iónico de película decorativa (compañía Leybold); Dispositivo de chapado de bobina de pulverización (Leybold); Dispositivo de recubrimiento ITO - Ag - ITO en línea con alta tasa de deposición (Leybold); Se desarrolló una película reflectante recubierta de plata (3M).

En 1982, la evaporación en fase gaseosa de partículas ultrafinas se industrializó (compañía ULVAC). Cátodo cilíndrico magnetrón giratorio patentado (Mckelvey); El objetivo de pulverización catódica de titanio rotatorio se desarrolló con éxito (TicoTitanium).

En 1983, los estudios sobre el aumento de la actividad química por bombardeo (Lincoln, Geis et al.); El objetivo de pulverización de magnetrón cilíndrico giratorio se desarrolló con éxito (Robinson). Disco óptico de alta densidad (Phillips, Sony); Industrialización de equipos de recubrimiento en red para cinta magnética (Leybold); La malla fina de metalización se forma cuando el grado de vacío de la zona de evaporación cambia constantemente (compañía Galileo).

1984 revestimiento de placas fotovoltaicas de a-si (dispositivos de energía).

En 1985, se patentó la evaporación al vacío de películas de polímeros multicapa (GE). En 1986, la investigación sobre la pulverización magnetrónica de no equilibrio (Windows, etc.).

Deposición láser de películas delgadas de HTS (Dijkkamp et al.); La fuente de ion ion rasterless fue desarrollada con éxito (Kaufman, Robinson et al.). Impresión color inkjet (OCLI).

En 1988, se desarrolló con éxito la fuente de iones de sputtering de media frecuencia de doble cátodo (Este et al.). Industrialización de la tecnología de pulverización catódica con magnetrón giratorio cilíndrico (BOCCT); El método de pulso de presión para controlar el estrés de las películas de pulverización catódica se ha desarrollado con éxito (Cuthrell, Mattox).

En 1989, salió la película funcional kotolz, ahora conocida comúnmente como película CP.

En 1990, la tecnología de pulverización magnetrónica dual-ac se hizo madura (Leybold); Desarrollo de equipos de revestimiento de malla fina para la seguridad del gabinete financiero (empresa ULVAC); Se desarrolló con éxito una mesa de agitación para revestimiento de pantalla fina (Leybold); El método de deposición de pulverización catódica reactiva de frecuencia intermedia de alúmina se desarrolló con éxito (empresa Leybold).

En 1991, el recubrimiento de polímero acrílico fue aplicado con éxito. ZrN industrialización de películas de decoración (Leybold).

En 1993, se patentó la tecnología de revestimiento rascador (compañía Gillette);

En 1995, se patentó la película de barrera de óxido de silicio (compañía BOCCT); Una exitosa tecnología de recubrimiento por pulverización catódica en línea para faros de automóviles (Leybold).

En 1997, la tecnología de revestimiento de polímero acrílico pasó a llamarse tecnología delta V; TaN y Cu fueron chapados en silicio por deposición física de vapor (IBM). Desarrollo de equipos de recubrimiento off-line cluster para película decorativa (Leybold).

En 1998, se puso en producción el equipo de revestimiento rascador con fuente de arco de filtro (empresa Gillette).

En 1999, tecnología delta V para gran área de recubrimiento longitudinal de vidrio.