Tecnologia de revestimento a vácuo e equipamentos de duzentos anos de história de desenvolvimento

Tecnologia de revestimento a vácuo e equipamentos de duzentos anos de história de desenvolvimento

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Muitas pessoas estão investindo em projetos de vidro 3D e OLED, e para fazer bem esses produtos, você precisa entender a parte mais crítica, o revestimento.

O seguinte é o histórico de desenvolvimento da tecnologia global de revestimento. Talvez você possa ver isso como a receita secreta da família. Tão cedo quanto muitos anos atrás, alguém fez isso e foi industrializado por várias rodadas. Depois de ler este artigo, você também pode dizer, não me engane, eu também li a história do revestimento ...

O revestimento químico foi usado pela primeira vez para preparar película protetora na superfície do elemento óptico. Então, em 1817, Fraunhofe na Alemanha com ácido sulfúrico concentrado ou ácido nítrico erosão de vidro, ocasionalmente obter o primeiro filme anti-reflexo, antes de 1835 alguém com depósito de separação química de filme de espelho de prata eles são a primeira preparação de filme óptico no mundo. Posteriormente, vários filmes ópticos foram banhados em soluções químicas e vapores. Nos anos 1950, com exceção de algumas aplicações de filme anti-reflexo em vidro de janela grande e rápido, o revestimento de solução química foi gradualmente substituído por revestimento a vácuo.

A evaporação a vácuo e a pulverização catódica são os dois processos mais importantes para a preparação de filmes ópticos na indústria. Eles foram usados em grande escala, de fato, após o advento da bomba de difusão de óleo, o sistema mecânico de bombeamento, em 1930.

Em 1935, um único filme antirreflexo foi desenvolvido para a deposição por evaporação a vácuo. Mas foi usado pela primeira vez depois de 1945 para revestir as lentes.

Em 1938, os Estados Unidos e a Europa desenvolveram um filme antirreflexo duplo, mas só em 1949 foi produzido um produto de qualidade.

Em 1965, foi desenvolvido um sistema antirreflexo de três camadas de banda larga. Em termos de película refletora, a General Electric produziu a primeira lâmpada aluminizada em 1937. A Alemanha, no mesmo ano, produziu o primeiro filme de ródio rígido resistente ao desgaste médico. Em termos de filtros, o filme dielétrico de metal Fabry - filtro de interferência de interferons foi depositado na Alemanha em 1939.

No campo de revestimento por pulverização catódica, por volta de 1858, pesquisadores britânicos e alemães descobriram o fenômeno da crepitação no laboratório. A tecnologia evoluiu lentamente.

Em 1955, depois que a tecnologia de sputtering de alta freqüência foi proposta pela Wehner, o revestimento de pulverização catódica se desenvolveu rapidamente e se tornou um importante processo de filme óptico fino. Processos de deposição existentes incluem sputtering bipolar, triput sputtering, sputtering reativo, sputtering magnetron e sputtering de íons duplos.

Desde a década de 1950, os filmes finos ópticos se desenvolveram rapidamente na tecnologia de revestimento e no design auxiliado por computador. No aspecto do revestimento, uma série de novas tecnologias baseadas em íons foi estudada e aplicada.

Em 1953, a Auwarter da Alemanha solicitou a patente de filme fino ótico para a placa de evaporação reativa e propôs aumentar a reatividade química com o gás ionizado.

Em 1964, o sistema de metalização iônica Mattox foi introduzido com base em trabalhos anteriores de pesquisa. Naquela época, o sistema de íons funcionava sob pressão de 10Pa e tensão de descarga de 2KV. Foi usado para revestir fins resistentes ao desgaste e decorativos em metal, não adequado para revestimento de película fina óptica. Posteriormente, filmes finos ópticos foram depositados em materiais isolantes, como vidro, por ionização de alta freqüência. Desde a década de 1970, uma série de novas técnicas tem sido estudadas e aplicadas, incluindo a deposição assistida por íons, ionização reativa e equalização de vapor químico de plasma. Por causa do uso de íons energéticos, eles fornecem energia de ativação suficiente e aumentam a velocidade de reação da superfície. A direção de pesquisa e desenvolvimento da tecnologia de fabricação de filme óptico fino é melhorar a mobilidade de átomos adsorvidos e evitar a formação de microestrutura colunar, de modo a melhorar as propriedades da película fina óptica em diferentes graus.

Na verdade, o desenvolvimento do processo de revestimento a vácuo é muito mais complexo. Vamos dar uma olhada nesta história de tecnologia de 200 anos:

No século 19

O revestimento a vácuo tem uma história de 200 anos. No século XIX, estava em fase de exploração e estudo preliminar. As dificuldades do buscador estavam em plena exibição durante esse tempo.

Em 1805, a relação entre o ângulo de contato e a energia superficial (Young) foi estudada.

Um Fraunhofer é formado em uma lente.

Em 1839, a pesquisa começou na evaporação de arco (Hare).

Em 1852, ele começou a estudar revestimento de pulverização a vácuo (Grove; Pulker).

Em 1857, o fio foi vaporizado em nitrogênio para formar um filme fino (Faraday; Conn).

Em 1874, foi relatado para ser transformado em um polímero de plasma (Dewilde; Thenard).

Em 1877, a deposição por pulverização a vácuo de filmes finos foi estudada com sucesso (Wright).

1880, pirólise em fase gasosa com hidrocarbonetos (Sawyer; Mann).

1887, evaporação a vácuo de filmes finos (cadinho) (Nahrwold; Pohl; Pringsheim).

Em 1896, o processo químico para formar um filme antirreflexo foi desenvolvido.

Em 1897, o método de redução de hidrogênio do tetracloreto de tungstênio (CVD) foi estudado com sucesso. Interferometria óptica da espessura do filme (Wiener).

Os primeiros 50 anos do século 20

1904 Edison foi patenteado por cuspir prata em cilindros.

Em 1907, a tecnologia de evaporação por reação a vácuo (Soddy) foi estudada.

Em 1913, pesquisa sobre isotermas de adsorção (Langmuir, Knudsen, Knacke, etc.).

Resistência de filme fino depositada por sputtering em varas de vidro, 1917.

1920 Guntherschulzer, teoria do sputtering.

Em 1928, a vaporização a vácuo do filamento de tungstênio (Ritsehl, Cartwright, etc.).

Em 1930, a verdadeira fase do ar vaporizou para formar partículas ultrafinas (pfunds).

Em 1934, o enrolamento de ouro em celofane translúcido (Kurz, Whiley); Limpeza por plasma de vidro para deposição de filmes (Bauer, Strong).

Em 1935, o revestimento em espiral de evaporação a vácuo de Cd: Mg e Zn para capacitores de papel de metal foi estudado com sucesso (Bausch, Mansbridge). Vidro forte para o telescópio de 100 polegadas da paloma; Lente óptica revestida com uma única camada de filme anti-reflexo (Strong, Smakula); Estudo da morfologia do crescimento de filmes metálicos (Andrade, Matindale).

Em 1937, foi desenvolvida uma cabeça de viga selada usando um refletor de chumbo (Wright). O revestimento evaporativo de enrolamento a vácuo (Whiley) foi desenvolvido com sucesso. O revestimento de pulverização catódica com magnetron melhorado foi desenvolvido com sucesso.

Em 1938, o Berghaus foi patenteado para a evaporação após o bombardeamento iônico da superfície. O revestimento antirreflexo duplo de 1939 foi aplicado com sucesso (Cartwright, Turner).

Em 1941, a malha aluminizada a vácuo foi transformada em papel alumínio para o radar.

Em 1942, três revestimentos antirreflexo foram banhados (Geffcken). A fonte de íons metálicos para separação de isótopos foi desenvolvida com sucesso.

Em 1944, foi desenvolvida a limpeza eletrônica de vidro (Rice, Dimmick).

Em 1945, muitas mulheres proibiam múltiplos filtros ópticos (Banning, Hoffman).

Em 1946, a espessura dos filmes finos foi medida pelo método de absorção de raios X (Friedman, Birks). Goodfellow empresa do Reino Unido.

Em 1947, o espelho do telescópio de 200 polegadas foi revestido de alumínio.

Em 1948, o laboratório nacional de óptica (OCLI) foi estabelecido. Evaporação rápida a vácuo de partículas depositadas (Harris, Siegel); A espessura do filme é controlada pela transmitância de luz (Dufour).

Em 1949, estudos sobre a morfologia do crescimento de filmes não metálicos (Schulz).

Em 1950, a teoria do sputtering foi estabelecida (Wehner). A indústria de semicondutores começou a decolar; Uma variedade de indústria de microeletrônica começou a decolar; Desenvolvimento de espelho de luz fria (Turner, Hoffman, Schroder); Filme decorativo de plástico começou a aparecer (Holland et al.

Os últimos 50 anos do século 20

Foram os 50 anos que a tecnologia de filme fino decolou. O desenvolvimento da aquisição de vácuo e medição de vácuo é o fator decisivo para a rápida industrialização da tecnologia de filme fino.

Em 1952, o método de limpeza por pulverização catódica para limpeza automática de superfícies foi desenvolvido com sucesso. Novos métodos de evaporação de reação (Auwarter, Brinsmaid) foram estudados. O filme de polímero de plasma resistente à corrosão foi estudado.

1953 a sociedade americana de vácuo foi fundada; Materiais de filme anti-reflexo feitos por enrolamento e revestimento (3M).

Em 1954, a empresa começou a desenvolver uma nova máquina de revestimento e enrolamento evaporativo a vácuo (empresa Leybold).

Em 1955, a tecnologia de evaporação por feixe de elétrons para deposição de filmes finos começou a amadurecer (Ruhle). Um método de sputtering de RF para dielétrico (Wehner) foi proposto.

Em 1956 foi introduzido o primeiro automóvel americano com revestimento de metal (empresa de motores Ford).

Em 1957, o método de revestimento por cádmio a vácuo foi aceito pela indústria de aviação. O método de evaporação da reação do filme óptico foi estudado (Brismaid, Auwarter et al.). Sociedade americana de revestimento a vácuo foi fundada.

Em 1958, a tecnologia de crescimento epitaxial do filme foi desenvolvida com sucesso (Gunther). NASA foi fundada.

1959 equipamento de revestimento com fita magnética desenvolvido (empresa Temescal).

Em 1960, o método de deposição ativa de plasma de superfície de polímero apareceu (Sharp, Schorhorm). Desenvolvimento de fonte de íons para dispositivo de propulsão elétrica (Kauffman); O instrumento de medição de espessura de filme de cristal de quartzo foi desenvolvido com sucesso.

Vidro de baixa emissividade foi desenvolvido em 1961 (Leybold); Começou a estudar o rendimento de sputtering de elementos (Laegried, Yamamura, etc.).

Em 1962, o método de sputtering para análise química foi estudado. Deposição de vapor de arco de carbono (Massey) e metal (Lucas); Método de pulverização RF para limpeza de meio (Stuart, Anderson et al.); Os produtos da Leybold entraram no mercado americano; Então, vamos pensar sobre a pressão de vapor do elemento.

Em 1963, foi desenvolvido um equipamento de revestimento contínuo com exposição atmosférica parcial (Charschan, Savach, etc.). O processo de ionização foi desenvolvido com sucesso (Mattox).

Em 1964, o método PECVD (deposição de vapor químico melhorado por plasma) para filmes fotovoltaicos foi desenvolvido com sucesso (Bradley et al.).

Em 1965, o método de depósito de pulverização catódica foi desenvolvido com sucesso (Maissel et al.). O método de deposição de vapor a laser para filmes finos foi desenvolvido com sucesso (Smith, Turner). O método de deposição por pulverização RF de materiais isolantes foi desenvolvido com sucesso (Davidse, Anderson et al.). O método de deposição por laser pulsado foi desenvolvido com sucesso (Smith et al.); O filme de correia de malha de metal de múltiplas camadas para filme de acetato foi desenvolvido com sucesso (Galileo).

Em 1966, reatores ionizados aluminizados (Mattox, etc.); O revestimento iônico de metal macio usado como lubrificante foi desenvolvido com sucesso (Spalvins). Boa aderência do filme de reflexão da luz solar (empresa 3M).

Em 1967, o revestimento de cromo cuspido no cortador foi alcançado com sucesso (Lane). O método de revestimento iônico a vácuo foi patenteado (Mattox). O método de tripole sputtering foi desenvolvido com sucesso (Baun, Wan, etc.). Deposição de Mattox em alto vácuo.

Em 1968, em um tanque rotativo, uma pequena parte do revestimento iônico (Mattox, Klein), um processo que se tornou conhecido na indústria aeroespacial como deposição de vapor iônico.

Em 1969, o sputtering do magnetron foi realizado dentro das partes hemisféricas, e as fontes múltiplas do sputtering foram patenteadas (Mullay). O novo verniz de revestimento da Leybold saiu. Gráfico morfológico de filme de evaporação publicado.

Na década de 1970, várias tecnologias de revestimento a vácuo foram aplicadas em escala industrial. O desenvolvimento da tecnologia de filmes finos entrou em uma era de ouro.

Em 1970, a fonte eletrônica de cátodo oco com evaporação a vácuo foi desenvolvida com sucesso (ULVAC); Uma máquina de revestimento óptico multicamada de alta taxa de deposição (OCLI) foi desenvolvida. Equipamento oco de revestimento de íon catodo apareceu no Japão (corporação ULVAC).

Empresas que revestiram vidro com bombardeamento iônico surgiram em muitos países em 1971. O filme de carbono duro foi desenvolvido com sucesso (Aisenberg et al.); Método patenteado de pulverização de magnetron em componentes cônicos (Clarke); A fonte de evaporação do arco anódico em qualquer posição aparece (Snaper, Sablev); Durante a evaporação, o plasma do gás ativo é ativado (Heitman, Auwarter, etc.). Desenvolvimento de papel de embrulho de cigarros aluminizado (Galileo); Aparece um dispositivo de revestimento iônico usando uma fonte de evaporação de feixe de elétrons (corporação de câmara).

Em 1972, o método Tagaki foi desenvolvido. Dispositivo de revestimento por pulverização a vácuo elevado com pistola de iões (Weissmantel); Estudo do efeito de bombardeamento síncrono da morfologia da membrana (mattox et al.); Equipamentos de revestimento de fio fino têm sido amplamente utilizados.

Em 1973, a indústria de galvanoplastia adotou novos equipamentos de revestimento iônico de alta qualidade e pouco dispendiosos (empresa Bell); Deposição química de vapor melhorada por plasma (PECVD) em reatores de placa plana (Reinberg).

Em 1974, surgiu a tecnologia de limpeza de ozônio ultravioleta (Sowell, Cuthrell, etc.). Estudo sobre o estresse de compressão em filmes de bombardeamento iônico (Sowell, Cuthrell et al.); A tecnologia de revestimento de controle magnético planar foi patenteada (Chapin).

Em 1975, a tecnologia de revestimento de íons reativos foi desenvolvida com sucesso (Murayama et al.). · Tecnologia patenteada de catron magnetron sputtering do cátodo (Penfold, etc.) Ⅲ - Ⅴ material semicondutor do clã epitaxia do feixe molecular (MBE) desenvolvido com sucesso (Cho, Arthur); A tecnologia de revestimento iônico alternado foi desenvolvida com sucesso (Schiller); Chevrolet aparece no quadro de um carro.

Em 1976, a arma de íons foi usada para depositar filmes em um bombardeio síncrono (Weissmantel).

Em 1977, o método de deposição por pulverização catódica por magnetron planar de frequência média foi desenvolvido com sucesso (Cormia, etc.). O revestimento a vácuo do filme ITO foi desenvolvido com sucesso (Sierracin, Sheldahl, etc.). · Desenvolveu o equipamento de revestimento de pulverização on-line para vidro de cortina (AircoTemescal); Sputtering morfologia de filme fino (Thornton et al.); Sputter - revestimento de espelho aquecido (Chahroudi) em fio fino. Em 1978, o filme de difração óptica foi plaqueado com sucesso em tela fina (empresa Coburn); Desenvolvimento de fonte de evaporação de arco controlável (Dorodnov); Desenvolvimento de evaporação de arco escuro de plasma (Aksenov et al.); A janela foi desenvolvida com sucesso por sputtering de filme ITO (mais tarde referido como CP)

Em 1979, equipamentos de revestimento de vidro de baixa emissividade comercial on-line foram colocados em uso. Sputtering filme de rede de deposição para conseguir a industrialização (empresa CormiaChahroudi); Catódica catódica de magnetrão planar patenteada (BOCCT); Um novo dispositivo de revestimento de vidro para pulverização catódica de elevada taxa de deposição (Leybold).

Em 1980, a arma iônica foi usada para melhorar o estresse do filme de cromo no vapor (Hoffman, Gaerttner). O primeiro dispositivo de enrolamento e revestimento de grandes dimensões foi lançado (Leybold); A deposição de vapor multi-arco foi industrializada nos Estados Unidos. Revestimento de controle térmico baseado em Ag para alcançar a industrialização (empresa Leubold).

Em 1981, a deposição física de vapor foi usada para revestir o filme duro em ferramentas. Membranas decorativas e multifuncionais para hardware (Leybold); Sputtering ion chapeamento de filme decorativo (empresa Leybold); Dispositivo de galvanização por serpentina (Leybold); Dispositivo de revestimento ITO - Ag - ITO on - line com alta taxa de deposição (Leybold); Um filme reflexivo revestido de prata foi desenvolvido (3M).

Em 1982, a evaporação em fase gasosa de partículas ultrafinas foi industrializada (empresa ULVAC). Catodo cilíndrico de magnetron rotativo patenteado (Mckelvey); Alvo de pulverização de avião rotativo de titânio desenvolvido com sucesso (TicoTitanium).

Em 1983, estudos sobre o aumento da atividade química por bombardeio (Lincoln, Geis et al.); O alvo de pulverizao de magnetron cildrico rotativo foi desenvolvido com sucesso (Robinson). Disco óptico de alta densidade (Phillips, Sony); Industrialização de equipamentos de revestimento de rede para fita magnética (Leybold); A malha fina de metalização forma-se quando o grau de vácuo da zona de evaporação muda constantemente (companhia de Galileo).

1984 Chapeamento em rede de filmes fotovoltaicos a-si (dispositivos de energia).

Em 1985, a evaporação a vácuo de filmes poliméricos multicamadas foi patenteada (GE). Em 1986, pesquisa sobre o sputtering do magnetron do não-equilíbrio (Windows, etc.).

Deposição por laser de películas finas HTS (Dijkkamp et al.); A fonte de íons do hall sem raster foi desenvolvida com sucesso (Kaufman, Robinson et al.). Impressão a jato de tinta colorida (OCLI).

Em 1988, a fonte de íons catódica de freqüência catódica de duplo cátodo foi desenvolvida com sucesso (Este et al.). Industrialização da tecnologia de pulverização catódica rotativa de magnetron (BOCCT); O método do pulso de pressão para controlar o estresse de filmes de pulverização catódica foi desenvolvido com sucesso (Cuthrell, Mattox).

Em 1989, o filme funcional kotolz foi lançado, hoje conhecido como filme CP.

Em 1990, a tecnologia dual-ac if magnetron sputtering tornou-se madura (Leybold); Desenvolvimento de equipamentos de revestimento de malha fina para segurança de gabinetes financeiros (empresa ULVAC); Uma mesa de agitação para revestimento de tela fina foi desenvolvida com sucesso (Leybold); O método de deposição por pulverização catódica reativa em frequência de alumina foi desenvolvido com sucesso (empresa Leybold).

Em 1991, o revestimento de polímero acrílico foi aplicado com sucesso. ZrN industrialização de filmes de decoração (Leybold).

Em 1993, a tecnologia de revestimento raspador foi patenteada (empresa Gillette);

Em 1995, o filme de barreira de óxido de silício foi patenteado (empresa BOCCT); Uma tecnologia de revestimento em aglomerado de pulverização on-line bem-sucedida para faróis automotivos (Leybold).

Em 1997, a tecnologia de revestimento de polímero acrílico foi renomeada tecnologia delta V; TaN e Cu foram banhados em silício por deposição física a vapor (IBM). Desenvolvimento de equipamentos de revestimento off-line para filmes decorativos (Leybold).

Em 1998, o equipamento de raspagem com fonte de arco de filtro foi colocado em produção (empresa Gillette).

Em 1999, delta V tecnologia para grande área de revestimento longitudinal de vidro.