إن رش المعادن بالتيار المستمر هو تقنية مباشرة وشائعة الاستخدام للترسيب الفيزيائي بالبخار (PVD) في المقام الأول للمواد المستهدفة الموصلة للكهرباء مثل المعادن. هذه الطريقة مفضلة بسبب سهولة التحكم فيها واستهلاكها المنخفض نسبيًا للطاقة، مما يجعلها حلاً فعالاً من حيث التكلفة لطلاء مجموعة واسعة من الأسطح المعدنية المزخرفة.
ملخص العملية:
يتضمن الاخرق بالتيار المستمر استخدام مصدر طاقة تيار مباشر (DC) لإنشاء فرق جهد بين المادة المستهدفة (الكاثود) والركيزة (الأنود). تبدأ العملية بإنشاء تفريغ في غرفة، مما يمدد متوسط المسار الحر للجسيمات، مما يسمح للذرات المرشوشة بالانتقال من الهدف إلى الركيزة دون تصادمات، وبالتالي ضمان ترسيب موحد وسلس. يتم إدخال غاز الأرجون عادةً في الغرفة المفرغة من الهواء، حيث يتأين بواسطة جهد التيار المستمر، مما يشكل بلازما. وبعد ذلك يتم تسريع أيونات الأرجون الموجبة الشحنة نحو الهدف، مما يؤدي إلى قصفه والتسبب في طرد الذرات. تنتقل هذه الذرات المقذوفة عبر الحجرة وتترسب على الركيزة مكونة طبقة رقيقة.
-
الشرح التفصيلي:إنشاء الفراغ:
-
تبدأ العملية بإخلاء الحجرة لإنشاء فراغ. هذه الخطوة ضرورية ليس فقط للنظافة ولكن أيضًا للتحكم في العملية. تزيد بيئة التفريغ بشكل كبير من متوسط المسار الحر للجسيمات، وهو متوسط المسافة التي يقطعها الجسيم قبل الاصطدام بجسيم آخر. ويسمح هذا المسار الحر الأطول للذرات المنبثقة بالوصول إلى الركيزة دون تداخل، مما يؤدي إلى ترسيب أكثر اتساقًا.التأين والقصف:
-
بمجرد إنشاء الفراغ، يتم إدخال غاز الأرجون. يقوم جهد تيار مستمر من 2-5 كيلو فولت بتأيين الأرجون، مما يخلق بلازما من أيونات الأرجون موجبة الشحنة. تنجذب هذه الأيونات إلى الهدف سالب الشحنة (المهبط) بسبب المجال الكهربائي الناتج عن جهد التيار المستمر. تصطدم الأيونات بالهدف بسرعات عالية، مما يتسبب في طرد الذرات من الهدف.الترسيب:
تنتقل الذرات المقذوفة من الهدف عبر الحجرة وتستقر في النهاية على الركيزة مكونة طبقة رقيقة. وتستمر عملية الترسيب هذه حتى يتم تحقيق السماكة المطلوبة. يعتمد تجانس وسلاسة الطلاء على عوامل مختلفة بما في ذلك جودة التفريغ وطاقة الأيونات والمسافة بين الهدف والركيزة.القيود والاعتبارات:
في حين أن الرش بالتيار المستمر فعال بالنسبة للمواد الموصلة للتيار الكهربائي، فإنه يواجه قيودًا مع المواد غير الموصلة أو العازلة. يمكن أن تتراكم شحنة هذه المواد بمرور الوقت، مما يؤدي إلى مشاكل مثل الانحناء أو تسمم الهدف، مما قد يوقف عملية الاخرق. ولذلك، يُستخدم الاخرق بالتيار المستمر في المقام الأول للمعادن والمواد الموصلة الأخرى حيث لا يتم إعاقة تدفق الإلكترون.
الخلاصة:
