Lewati ke konten
MecAgentMecAgent
Pelajaran 11.9MelapisiBab 11 · Pelapisan dan finishing permukaan

Pelapisan CVD

Gas bereaksi di permukaan panas dan meninggalkan film

CVD (chemical vapor deposition) menumbuhkan film padat dari gas yang bereaksi di permukaan panas. Teknik ini membuat lapisan ultratipis di dalam chip komputer dan pelapis tangguh pada banyak insert pemotong karbida. Berbeda dengan PVD, gas menjangkau ke dalam lubang dan di sekitar sudut, sehingga setiap permukaan mendapat lapisan yang merata.

Pelapisan CVD: foto nyata
Foto: NASA/GRC, Public domain, melalui Wikimedia Commons
Gas bereaksi pada permukaan panas dan meninggalkan film padatThermal CVD di tungku tabung; film terbentuk pada setiap permukaan yang dapat dijangkau gasgas reaktifsilan, metana,klorida logam2tabung reaktorpemanassekitar 500–1.100 °Cknalpotproduk sampingan kepompa dan scrubber41part-partwafer atau insertClose-up: apa yang terjadi di permukaan panasmolekul gas tibabereaksi di permukaan3produk sampingan keluar5film padatnm hingga sekitar 20 µmpart panaspart dan filmreaktor dan tungkupanasgas
Pelapisan CVD · reaktor tabung, dengan close-up reaksi permukaanAngka dalam lingkaran sesuai dengan langkah-langkah di bawah; kotak bawah memperbesar kimia di permukaan.

Cara kerjanya

  1. Muat komponen. Wafer (cakram silikon tipis untuk chip) atau insert perkakas karbida ditumpuk pada rak di dalam reaktor, tabung atau ruang tertutup.

  2. Panaskan dan alirkan gas. Komponen dipanaskan, biasanya hingga 500–1.100 °C untuk CVD termal. Gas prekursor mengalir masuk: gas yang membawa atom yang Anda inginkan, seperti silana untuk silikon atau metana untuk karbon.

  3. Bereaksi di permukaan panas. Di dekat permukaan panas, molekul gas terurai dan bereaksi. Atom yang Anda inginkan tertinggal sebagai film padat yang terikat kuat.

  4. Pompa keluar produk sampingan. Gas sisa, seperti hidrogen atau hidrogen klorida yang asam, dipompa keluar dan dibersihkan dalam scrubber sebelum dilepas.

  5. Tumbuh, lalu dinginkan. Film menebal merata di setiap permukaan yang disentuh gas, dari beberapa nanometer pada chip hingga sekitar 5–20 µm pada insert perkakas. Reaktor lalu mendingin dan komponen dikeluarkan.

Fakta kunci

Material
Film: silikon, oksida dan nitrida silikon, tungsten, TiN, TiC, alumina, berlian, graphene. Komponen: wafer silikon, karbida, keramik, logam tahan panas
Komponen khas
Wafer chip, insert pemotong karbida, sel surya, komponen optik dan komponen tahan aus
Ukuran komponen
Wafer selebar hingga 300 mm; insert beberapa sentimeter; ratusan hingga ribuan komponen per proses
Presisi
Film dari beberapa nanometer hingga sekitar 20 µm, sangat seragam, bahkan di dalam lubang dan parit
Hasil permukaan
Halus dan padat, menyalin permukaan di bawahnya; pelapis perkakas tampak abu-abu, emas, atau hitam
Ukuran batch yang cocok
Batch besar: ratusan wafer atau ribuan insert per proses
Biaya perkakas dan mesin
Tinggi hingga sangat tinggi: reaktor industri berharga ratusan ribu hingga jutaan dolar, alat untuk chip yang paling mahal
Kecepatan
Lambat: satu proses pelapisan perkakas biasanya berlangsung berjam-jam; lapisan chip tipis butuh menit hingga jam

Kekuatan dan batasan

Kekuatan

  • Melapisi setiap permukaan yang dijangkau gas, bahkan di dalam lubang
  • Film sangat seragam dan padat yang berikatan kuat
  • Rentang material sangat luas, dari silikon hingga berlian
  • Lapisan nanometer yang tepat untuk chip, atau lapisan aus yang tebal untuk perkakas

Batasan

  • Panas tinggi, sering mendekati 1.000 °C, menyingkirkan banyak baja dan plastik
  • Gas beracun, mudah terbakar, atau korosif butuh penanganan hati-hati
  • Reaktor mahal dan proses yang lama
  • Sulit ditutup (masking): juga melapisi tempat yang mungkin tidak Anda inginkan

Di mana dipakai

  • ElektronikLapisan isolator dan konduktor di dalam chip, sel surya
  • Perkakas pemotongLapisan TiCN dan alumina yang tebal pada insert bubut karbida
  • OptikPelapis keras dan antirefleksi, jendela berlian sintetis
  • PerhiasanBerlian buatan laboratorium
  • DirgantaraPelapis aluminida yang melindungi bilah turbin dari gas panas
  • RisetLembaran graphene dan nanotube karbon

Cara mengenalinya

  • Lapisan merata yang menjangkau ke dalam lubang, alur, dan sisi belakang komponen.
  • Insert karbida dengan pelapis emas, abu-abu, atau hitam yang tebal, yang lapisannya tampak sebagai pita pada tepi yang gompal.
  • Warna pelangi pada wafer silikon: film tipis, sering ditumbuhkan dengan CVD, yang ketebalannya menentukan warna.
  • Sertifikat berlian buatan laboratorium yang menyebut CVD.

Bandingkan dengan

Pelapisan PVD11.8atom terbang lurus dari target padat, pada panas lebih rendah; CVD memakai gas yang mengitari sudut tetapi biasanya butuh panas lebih tinggi.Atomic layer deposition13.4bentuk CVD langkah demi langkah yang menambah satu lapisan atom per siklus, untuk film ultratipis yang sempurna.Elektroplating11.5membangun lapisan logam dari cairan pada suhu mendekati suhu ruang; CVD membangun keramik dan semikonduktor dari gas.

Tonton

Massachusetts Institute of Technology (MIT) · Penjelasan jelas tentang cara kerja CVD dan mengapa penting

Physics, Materials Science and Nano Lecture Series · Langkah reaksi di permukaan, dalam animasi

Physics, Materials Science and Nano Lecture Series · Varian utama: pada tekanan normal, pada tekanan rendah, dengan plasma

CVDEquipment · Seperti apa mesin CVD plasma yang sesungguhnya

Lihat foto asli

Ingat

  • CVD menumbuhkan film padat dari gas yang bereaksi di permukaan panas.
  • Gas menjangkau ke mana-mana, sehingga lubang dan sisi belakang juga mendapat lapisan yang merata.
  • Lapisan chip, pelapis insert yang tebal, dan berlian buatan laboratorium semuanya berasal dari CVD.

Lainnya di Pelapisan dan finishing permukaan

Semua 100 proses
11.1Pengecatan semprotCat cair diatomisasi menjadi kabut halus yang mengering atau mengerasBuka pelajaran11.2Powder coatingSerbuk kering bermuatan menempel pada komponen, lalu meleleh di ovenBuka pelajaran11.3SablonTinta didorong melewati stensil meshBuka pelajaran11.4Galvanisasi celup panasBaja dicelup ke seng cair membentuk lapisan seng yang terikatBuka pelajaran11.5Elektroplating (krom, nikel, seng)Arus listrik mengendapkan logam dari bakBuka pelajaran11.6AnodisasiArus listrik menumbuhkan oksida keras dari aluminium itu sendiriBuka pelajaran11.7ElectroformingPelapisan ditumbuhkan tebal pada model, lalu dilepasBuka pelajaran11.8Pelapisan PVD (lapisan tipis dalam vakum)Atom yang terlepas dari target melapisi part dalam vakumBuka pelajaran11.10Thermal spraying (plasma, HVOF, arc)Tetesan cair yang ditembakkan ke part menumpuk menjadi satu lapisanBuka pelajaran11.11Cold sprayButiran logam padat menyatu karena kecepatan semataBuka pelajaran

Coba sekarang

Manfaatkan AI dalam CAD Anda.

Buat model komponen, hasilkan gambar teknik, dan otomatisasi pekerjaan berulang di dalam perangkat lunak CAD Anda.

Unduh (Gratis)Pesan demo