Công nghệ và thiết bị sơn chân không hai trăm năm lịch sử phát triển

Công nghệ và thiết bị sơn chân không hai trăm năm lịch sử phát triển

IKS PVD chúng tôi có công nghệ sơn chân không PVD tiên tiến, iks.pvd@foxmail.com

Rất nhiều người đang đầu tư vào các dự án kính và OLED 3D, và để làm tốt những sản phẩm này, bạn phải hiểu phần quan trọng nhất là lớp phủ.

Sau đây là lịch sử phát triển của công nghệ sơn toàn cầu. Có lẽ bạn có thể xem nó là công thức bí mật của gia đình. Ngay từ nhiều năm trước, một số người đã tạo ra nó và nó đã được công nghiệp hóa trong nhiều vòng. Sau khi đọc bài viết này, bạn cũng có thể nói, đừng lừa tôi, tôi cũng đọc lịch sử của lớp phủ ...

Lớp phủ hóa học lần đầu tiên được sử dụng để chuẩn bị màng bảo vệ trên bề mặt của phần tử quang. Sau đó, vào năm 1817, Fraunhofe ở Đức với sự ăn mòn axit sunfuric hoặc axit nitric đậm đặc của thủy tinh, thỉnh thoảng có được màng chống phản xạ đầu tiên, trước năm 1835, một người có màng lắng đọng ướt hóa học của màng gương bạc thế giới. Sau đó, các màng quang học khác nhau được mạ trong các dung dịch hóa học và hơi. Vào những năm 1950, ngoại trừ một số ứng dụng của màng chống phản chiếu trên kính cửa sổ lớn và nhanh, lớp phủ dung dịch hóa học dần được thay thế bằng lớp phủ chân không.

Bay hơi chân không và phún xạ là hai quá trình quan trọng nhất để chuẩn bị phim quang trong công nghiệp. Chúng được sử dụng trên quy mô lớn, trên thực tế, sau sự ra đời của bơm khuếch tán dầu, hệ thống bơm cơ học, vào năm 1930.

Năm 1935, một bộ phim chống phản xạ duy nhất đã được phát triển để lắng đọng bay hơi chân không. Nhưng nó lần đầu tiên được sử dụng sau năm 1945 để phủ ống kính.

Năm 1938, Hoa Kỳ và Châu Âu đã phát triển một bộ phim chống phản xạ kép, nhưng mãi đến năm 1949, một sản phẩm chất lượng mới được sản xuất.

Năm 1965, một hệ thống chống phản xạ ba lớp băng rộng đã được phát triển. Về mặt phim phản chiếu, điện nói chung đã sản xuất đèn aluminized đầu tiên vào năm 1937. Đức trong cùng năm đó đã sản xuất màng rhodium cứng chống mài mòn y tế đầu tiên. Về mặt bộ lọc, bộ lọc điện môi kim loại Fabry-- - Bộ lọc nhiễu nhiễu đã được gửi ở Đức vào năm 1939.

Trong lĩnh vực sơn phủ, khoảng năm 1858, các nhà nghiên cứu của Anh và Đức đã tìm thấy hiện tượng phún xạ trong phòng thí nghiệm. Công nghệ đã phát triển chậm.

Năm 1955, sau khi công nghệ phún xạ tần số cao được Wehner đề xuất, lớp phủ phún xạ phát triển nhanh chóng và trở thành một quy trình màng mỏng quang học quan trọng. Các quá trình lắng đọng hiện tại bao gồm phún xạ lưỡng cực, phún xạ ba cực, phún xạ phản ứng, phún xạ từ trường và phún xạ ion kép.

Từ những năm 1950, màng mỏng quang học đã phát triển nhanh chóng trong công nghệ phủ và thiết kế hỗ trợ máy tính. Trong khía cạnh của lớp phủ, một loạt các công nghệ dựa trên ion mới đã được nghiên cứu và áp dụng.

Năm 1953, Auwarter của Đức đã xin cấp bằng sáng chế màng mỏng quang học cho mạ bay hơi phản ứng và đề xuất tăng khả năng phản ứng hóa học với khí ion hóa.

Năm 1964, hệ thống mạ ion Mattox đã được giới thiệu trên cơ sở nghiên cứu trước đây. Vào thời điểm đó, hệ thống ion hoạt động dưới áp suất 10Pa và điện áp phóng 2KV. Nó được sử dụng cho lớp phủ chống mài mòn và mục đích trang trí trên kim loại, không phù hợp cho mạ màng mỏng quang học. Sau đó, màng mỏng quang học được lắng đọng trên các vật liệu cách điện như thủy tinh bằng phương pháp mạ ion tần số cao. Từ những năm 1970, một loạt các kỹ thuật mới đã được nghiên cứu và áp dụng, bao gồm lắng đọng hỗ trợ ion, mạ ion phản ứng và cân bằng hơi hóa học plasma. Do sử dụng các ion năng lượng, chúng cung cấp đủ năng lượng kích hoạt và tăng tốc độ phản ứng của bề mặt. Hướng nghiên cứu và phát triển của công nghệ sản xuất màng mỏng quang học là cải thiện tính di động của các nguyên tử bị hấp phụ và tránh sự hình thành cấu trúc cột, để cải thiện tính chất của màng mỏng quang học ở các mức độ khác nhau.

Trong thực tế, sự phát triển của quá trình sơn chân không phức tạp hơn nhiều. Hãy cùng xem lịch sử công nghệ 200 năm tuổi này:

Vào thế kỷ 19

Lớp phủ chân không có lịch sử 200 năm. Vào thế kỷ 19, nó đang trong giai đoạn thăm dò và nghiên cứu sơ bộ. Các chuyến đi của người tìm kiếm đã được hiển thị đầy đủ trong thời gian này.

Năm 1805, mối quan hệ giữa Góc tiếp xúc và năng lượng bề mặt (Trẻ) đã được nghiên cứu.

Một Fraunhofer được hình thành trên một ống kính.

Năm 1839, nghiên cứu bắt đầu về sự bốc hơi hồ quang (Hare).

Năm 1852, ông bắt đầu nghiên cứu lớp phủ phun chân không (Grove; Pulker).

Năm 1857, dây được hóa hơi trong nitơ để tạo thành một màng mỏng (Faraday; Conn).

Năm 1874, nó đã được báo cáo là được chế tạo thành một polymer plasma (Dewilde; Thenard).

Năm 1877, sự lắng đọng chân không của màng mỏng đã được nghiên cứu thành công (Wright).

1880, nhiệt phân pha khí hydrocarbon (Sawyer; Mann).

1887, bay hơi chân không của màng mỏng (nồi nấu kim loại) (Nahrwold; Pohl; Pringsheim).

Năm 1896, quá trình hóa học để hình thành một bộ phim chống phản xạ đã được phát triển.

Năm 1897, phương pháp khử hydro của vonfram tetrachloride (CVD) đã được nghiên cứu thành công. Quang giao thoa quang độ dày màng (Wiener).

50 năm đầu của thế kỷ 20

1904 Edison đã được cấp bằng sáng chế cho việc phun bạc trên xi lanh.

Năm 1907, công nghệ bay hơi phản ứng chân không (Soddy) đã được nghiên cứu.

Năm 1913, nghiên cứu về các đường đẳng nhiệt hấp phụ (Langmuir, Knudsen, Knacke, v.v.).

Kháng màng mỏng lắng đọng bằng cách phun lên thanh thủy tinh, 1917.

1920 Guntherschulzer, lý thuyết phún xạ.

Năm 1928, sự bốc hơi chân không của dây tóc vonfram (Ritsehl, Cartwright, v.v.).

Năm 1930, pha không khí thực sự bốc hơi để tạo thành các hạt siêu mịn (pfunds).

Năm 1934, mạ vàng quanh co trên giấy bóng kính mờ (Kurz, Whiley); Plasma làm sạch kính để lắng đọng phim (Bauer, Strong).

Năm 1935, lớp phủ cuộn bay hơi chân không của Cd: Mg và Zn cho tụ điện giấy kim loại đã được nghiên cứu thành công (Bausch, Mansbridge). Kính cường lực cho kính viễn vọng 100 inch của paloma; Ống kính quang học được phủ một lớp phim chống phản xạ (Mạnh, Smakula); Nghiên cứu về hình thái tăng trưởng của phim kim loại (Andrade, Matindale).

Năm 1937, một đầu chùm bịt kín sử dụng gương phản xạ chì đã được phát triển (Wright). Lớp phủ bay hơi cuộn dây chân không (Whiley) đã được phát triển thành công. Penning lớp phủ phún xạ tăng cường đã được phát triển thành công.

Năm 1938, Berghaus được cấp bằng sáng chế cho sự bốc hơi sau khi bắn phá bề mặt ion. Lớp phủ chống phản xạ kép 1939 đã được áp dụng thành công (Cartwright, Turner).

Năm 1941, lưới aluminized chân không được chế tạo thành lá cho radar.

Năm 1942, ba lớp phủ chống phản xạ được mạ (Geffcken). Nguồn ion kim loại để tách đồng vị đã được phát triển thành công.

Năm 1944, việc làm sạch kính điện tử được phát triển (Rice, Dimmick).

Năm 1945, nhiều phụ nữ Cấm nhiều bộ lọc quang học (Banning, Hoffman).

Năm 1946, độ dày của màng mỏng được đo bằng phương pháp hấp thụ tia X (Friedman, Birks). Công ty Goodfellow của Vương quốc Anh.

Năm 1947, gương của kính viễn vọng 200 inch được mạ nhôm.

Năm 1948, phòng thí nghiệm quang học quốc gia (OCLI) được thành lập. Sự bay hơi nhanh chân không của các hạt lắng đọng (Harris, Siegel); Độ dày màng được kiểm soát bởi độ truyền ánh sáng (Dufour).

Năm 1949, các nghiên cứu về hình thái tăng trưởng của phim phi kim (Schulz).

Năm 1950, lý thuyết phún xạ được thành lập (Wehner). Ngành công nghiệp bán dẫn bắt đầu cất cánh; Một loạt các ngành công nghiệp vi điện tử bắt đầu cất cánh; Phát triển gương ánh sáng lạnh (Turner, Hoffman, Schroder); Phim trang trí bằng nhựa bắt đầu xuất hiện (Holland et al.

50 năm cuối của thế kỷ 20

Đây là 50 năm mà công nghệ màng mỏng cất cánh. Sự phát triển của thu thập chân không và đo chân không là yếu tố quyết định cho sự công nghiệp hóa nhanh chóng của công nghệ màng mỏng.

Năm 1952, phương pháp làm sạch phún xạ để làm sạch bề mặt tự động đã được phát triển thành công. Phương pháp bay hơi phản ứng mới (Auwarter, Brins maid) đã được nghiên cứu. Màng polymer plasma chống ăn mòn đã được nghiên cứu.

1953 xã hội chân không Mỹ được thành lập; Vật liệu màng chống phản xạ được làm bằng cách cuộn và phủ (3M).

Năm 1954, công ty bắt đầu phát triển một máy cuộn và sơn phủ bay hơi chân không mới (công ty Leybold).

Năm 1955, công nghệ bay hơi chùm electron để lắng đọng màng mỏng bắt đầu trưởng thành (Ruhle). Một phương pháp phún xạ rf cho điện môi (Wehner) đã được đề xuất.

1956 chiếc ô tô đầu tiên của Mỹ có lớp phủ kim loại được giới thiệu (công ty xe máy Ford).

Năm 1957, phương pháp mạ cadmium chân không được ngành hàng không chấp nhận. Phương pháp bay hơi phản ứng của phim quang đã được nghiên cứu (Brismaid, Auwarter et al.). Xã hội sơn chân không Mỹ được thành lập.

Năm 1958, công nghệ tăng trưởng epiticular phim đã được phát triển thành công (Gunther). NASA được thành lập.

1959 thiết bị phủ băng từ được phát triển (tập đoàn Temescal).

Năm 1960, phương pháp lắng đọng hoạt tính plasma bề mặt polymer xuất hiện (Sharp, Schorhorm). Phát triển nguồn ion cho thiết bị đẩy điện (Kauffman); Dụng cụ đo độ dày màng tinh thể thạch anh đã được phát triển thành công.

Kính phát xạ thấp được phát triển vào năm 1961 (Leybold); Bắt đầu nghiên cứu năng suất phún xạ của các yếu tố (Laegried, Yamamura, v.v.).

Năm 1962, phương pháp phún xạ để phân tích hóa học đã được nghiên cứu. Lắng đọng hơi hồ quang của carbon (Massey) và kim loại (Lucas); Phương pháp phún xạ Rf để làm sạch môi trường (Stuart, Anderson và cộng sự); Các sản phẩm của Leybold vào thị trường Mỹ; Vì vậy, hãy nghĩ về áp suất hơi của nguyên tố.

Năm 1963, thiết bị phủ liên tục có tiếp xúc với khí quyển một phần (Charschan, Savach, v.v.) đã được phát triển. Quá trình mạ ion đã được phát triển thành công (Mattox).

Năm 1964, phương pháp PECVD (lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma) cho màng quang điện đã được phát triển thành công (Bradley et al.).

Năm 1965, phương pháp lắng đọng phún xạ đã được phát triển thành công (Maissel et al.). Phương pháp lắng đọng hơi laser cho màng mỏng đã được phát triển thành công (Smith, Turner). Phương pháp lắng đọng rf của vật liệu cách điện đã được phát triển thành công (Davidse, Anderson và cộng sự). Phương pháp lắng đọng laser xung đã được phát triển thành công (Smith et al.); Màng đai kim loại lưới chân không đa lớp cho màng acetate đã được phát triển thành công (Galileo).

Năm 1966, các lò phản ứng alumin hóa ion (Mattox, v.v.); Lớp phủ ion của kim loại mềm dùng làm chất bôi trơn đã được phát triển thành công (Spalvins). Độ bám dính tốt của màng phản chiếu ánh sáng mặt trời (công ty 3M).

Năm 1967, mạ crôm phun trên máy cắt đã thành công (Lane). Phương pháp phủ ion chân không đã được cấp bằng sáng chế (Mattox). Phương pháp phún xạ ba cực đã được phát triển thành công (Baun, Wan, v.v.). Lắng đọng Mattox ở chân không cao.

Năm 1968, trong một bể quay, một phần nhỏ của lớp phủ ion (Mattox, Klein), một quá trình được biết đến trong ngành hàng không vũ trụ là sự lắng đọng hơi ion.

Năm 1969, phún xạ từ trường được thực hiện bên trong các phần bán cầu và nhiều nguồn phún xạ được cấp bằng sáng chế (Mullay). Coater bộ phim phún xạ mới của Leybold ra đời. Biểu đồ hình thái bay hơi phim xuất bản.

Trong những năm 1970, các công nghệ sơn chân không khác nhau đã được áp dụng ở quy mô công nghiệp. Sự phát triển của công nghệ màng mỏng đã bước vào thời kỳ hoàng kim.

Năm 1970, nguồn điện tử catốt rỗng với sự bốc hơi chân không đã được phát triển thành công (ULVAC); Một máy phủ quang đa lớp tốc độ lắng đọng cao (OCLI) đã được phát triển. Thiết bị sơn ion cathode rỗng xuất hiện ở Nhật Bản (tập đoàn ULVAC).

Các công ty tráng kính bằng bắn phá ion xuất hiện ở nhiều nước vào năm 1971. Màng carbon cứng đã được phát triển thành công (Aisenberg et al.); Phương pháp phún xạ Magnetron được cấp bằng sáng chế trong các thành phần hình nón (Clarke); Nguồn bốc hơi hồ quang cực dương ở bất kỳ vị trí nào xuất hiện (Snaper, Sablev); Trong quá trình bay hơi, plasma của khí hoạt động được kích hoạt (Heitman, Auwarter, v.v.). Phát triển giấy gói thuốc lá aluminized (Galileo); Một thiết bị phủ ion sử dụng nguồn bay hơi chùm electron xuất hiện (Chamber Corporation).

Năm 1972, phương pháp Tagaki đã được phát triển. Thiết bị sơn phun chân không cao với súng ion (Weissmantel); Nghiên cứu về hiệu ứng bắn phá đồng bộ của hình thái màng (mattox et al.); Thiết bị sơn mỏng đã được sử dụng rộng rãi.

Năm 1973, ngành công nghiệp mạ điện đã áp dụng thiết bị phủ ion mới chất lượng cao và rẻ tiền (công ty Bell); Lắng đọng hơi hóa chất tăng cường (PECVD) trong lò phản ứng tấm phẳng (Reinberg).

Năm 1974, công nghệ làm sạch cực tím - ozone đã xuất hiện (Sowell, Cuthrell, v.v.). Nghiên cứu về ứng suất nén trong các màng bắn phá ion (Sowell, Cuthrell và cộng sự); Công nghệ của lớp phủ điều khiển từ tính phẳng đã được cấp bằng sáng chế (Chapin).

Năm 1975, công nghệ phủ ion phản ứng đã được phát triển thành công (Murayama et al.). · Công nghệ phún xạ từ catốt hình trụ được cấp bằng sáng chế (Penprint, v.v.) Ⅲ - epit wax chùm phân tử vật liệu bán dẫn (MBE) được phát triển thành công (Cho, Arthur); Công nghệ phủ ion xen kẽ đã được phát triển thành công (Schiller); Chevrolet xuất hiện trên khung của một chiếc xe hơi.

Năm 1976, súng ion đã được sử dụng để ký gửi các bộ phim trong một cuộc bắn phá đồng bộ (Weissmantel).

Vào năm 1977, phương pháp lắng đọng phản ứng phún xạ phẳng từ tần số trung bình đã được phát triển thành công (Cormia, v.v.). Mạ cuộn chân không của màng ITO đã được phát triển thành công (Sierracin, Sheldahl, v.v.). · Phát triển các thiết bị sơn phủ trực tuyến cho kính treo tường (AircoTemecal); Sputtering hình thái màng mỏng (Thornton et al.); Sputter - lớp tráng gương nóng (Chahroudi) trên dây mỏng. Năm 1978, phim nhiễu xạ quang học được mạ thành công trên web mỏng (công ty Coburn); Phát triển nguồn bốc hơi hồ quang có thể kiểm soát (Dorodnov); Phát triển bay hơi hồ quang tối plasma (Aksenov et al.); Cửa sổ được phát triển thành công bằng phương pháp phún xạ phim ITO (sau này gọi là CP)

Năm 1979, thiết bị phủ kính phát xạ thấp trực tuyến thương mại đã được đưa vào sử dụng. Bộ phim lắng đọng mạng lưới để đạt được công nghiệp hóa (công ty CormiaChahroudi); Bằng sáng chế phún xạ cực âm từ phẳng (BOCCT); Một thiết bị sơn phủ thủy tinh có tốc độ lắng đọng cao trực tuyến mới (Leybold).

Năm 1980, súng ion đã được sử dụng để cải thiện sự căng thẳng của màng crom hấp (Hoffman, Gaerttner). Thiết bị cuộn và sơn phủ kích thước lớn đầu tiên xuất hiện (Leybold); Lắng đọng hơi nhiều hồ quang đã được công nghiệp hóa tại Hoa Kỳ. Lớp phủ kiểm soát nhiệt dựa trên Ag để đạt được công nghiệp hóa (công ty Leubold).

Năm 1981, sự lắng đọng hơi vật lý đã được sử dụng để phủ lớp màng cứng lên các công cụ. Màng trang trí và đa chức năng cho phần cứng (Leybold); Mạ ion mạ của phim trang trí (công ty Leybold); Thiết bị mạ cuộn dây phun (Leybold); ITO trực tuyến - Thiết bị phủ Ag - ITO có tốc độ lắng đọng cao (Leybold); Một bộ phim phản chiếu tráng bạc đã được phát triển (3M).

Năm 1982, sự bay hơi pha khí của các hạt siêu mịn đã được công nghiệp hóa (công ty ULVAC). Bằng sáng chế của cực âm xoay hình trụ (Mckelvey); Mục tiêu phún xạ mặt phẳng quay titan được phát triển thành công (TicoTitanium).

Năm 1983, các nghiên cứu về việc tăng cường hoạt động hóa học bằng cách bắn phá (Lincoln, Geis và cộng sự); Mục tiêu phún xạ từ trường quay hình trụ được phát triển thành công (Robinson). Đĩa quang mật độ cao (Phillips, Sony); Công nghiệp hóa thiết bị phủ mạng cho băng từ (Leybold); Lưới kim loại hóa được hình thành khi mức độ chân không của vùng bay hơi thay đổi liên tục (công ty Galileo).

Mạ lưới năm 1984 của màng quang điện a-si (thiết bị năng lượng).

Năm 1985, sự bay hơi chân không của màng polymer đa lớp được cấp bằng sáng chế (GE). Năm 1986, nghiên cứu về phún xạ từ trường không cân bằng (Windows, v.v.).

Lắng đọng vỏ laser của màng mỏng HTS (Dijkkamp et al.); Nguồn ion hội trường rasterless đã được phát triển thành công (Kaufman, Robinson và cộng sự). In phun màu (OCLI).

Năm 1988, nguồn ion phún xạ tần số trung bình hai cực được phát triển thành công (Este et al.). Công nghiệp hóa công nghệ phún xạ xoay tròn hình trụ dc (BOCCT); Phương pháp xung áp lực để kiểm soát sự căng thẳng của các bộ phim phún xạ đã được phát triển thành công (Cuthrell, Mattox).

Năm 1989, bộ phim chức năng kotolz ra đời, ngày nay thường được gọi là phim CP.

Năm 1990, công nghệ phún xạ kép nếu công nghệ phún xạ đã trở nên trưởng thành (Leybold); Phát triển thiết bị phủ lưới tốt cho an ninh nội các tài chính (công ty ULVAC); Một bảng rung cho lớp phủ màn hình tốt đã được phát triển thành công (Leybold); Phương pháp lắng đọng phản ứng phún xạ tần số trung gian của alumina đã được phát triển thành công (công ty Leybold).

Năm 1991, lớp phủ polymer acrylic đã được áp dụng thành công. ZrN công nghiệp hóa trang trí phim (Leybold).

Năm 1993, công nghệ sơn cạp được cấp bằng sáng chế (công ty Gillette);

Năm 1995, màng chắn ôxit silic được cấp bằng sáng chế (công ty BOCCT); Một công nghệ sơn phủ cụm cụm trực tuyến thành công cho đèn pha ô tô (Leybold).

Năm 1997, công nghệ phủ polymer acrylic được đổi tên thành công nghệ delta V; TaN và Cu được mạ trên silicon bằng cách lắng đọng hơi vật lý (IBM). Phát triển các thiết bị lớp phủ ngoài dòng cho phim trang trí (Leybold).

Năm 1998, thiết bị lớp phủ cạp với nguồn hồ quang lọc được đưa vào sản xuất (công ty Gillette).

Năm 1999, công nghệ delta V cho diện tích lớn của lớp phủ thủy tinh dọc.