CVD TaC katte adhesioonitugevuse ja koorumisriskide testimine

Grafiidi spetsiaalsete katete jaoks CVD TaC ja CVD sic kate Kõrgtemperatuuriliste kiibitootmismasinate osade puhul on katte nakkuvus detailiga detaili eluea seisukohalt kõige olulisem. Nõrk side põhjustab kuumuse ja jahutuse käigus väikseid pragusid ja koorumist, tekitades saasteaineid või ebaühtlast kaitset ja protsessi ebaõnnestumist. Paljud detailid näevad tehases alguses head välja, kuid pärast mitmekordset kasutamist kooruvad servad maha. Seetõttu tuleks enne detailide tehases kasutamist testida nakkuvuse tugevust, et vältida masina ootamatuid rikkeid.

Grafiitpindade CVD TaC-katte standardsed adhesioonitestid

Suhtelise tugevuse väljaselgitamiseks tehakse tehastes mitu kvalitatiivset katset; esimene on kriimustuskatse. Selle käigus tõmmatakse teemantots kattekihile üha suureneva jõuga. Kui kile praguneb, koorub maha või eraldub grafiidikihist enneaegselt, näitab see halba nakkuvust. See on lihtne katse, kuid annab selgeid tulemusi enne osade kasutuselevõttu.

Teine kiire test on teibitest, mille käigus kleeplint kantakse kilele ja seejärel tõmmatakse see ära; kui teibiga koos helbed eemalduvad, võib side grafiidialusega olla nõrk. See on kiire eeltest, mida laborites kasutatakse enne rangemat testimist.

Korduv kuumutamine ja jahutamine on samuti äärmiselt populaarne, kuna protsess jäljendab ideaalselt reaalset pealekandmist. Tugevad katted ei näita mingeid kahjulikke kõrvalmõjusid, samas kui nõrgemad katted hakkavad servast kooruma või maha tulema. Ühes tehases purunesid katted teisel kontrollimisel pärast korduvat kuumutamist (servade koorumine), kuigi see oli tingitud aluspinna saastumisest enne pealekandmist.

Tõmbetest (kus tihvt liimitakse katte külge ja seejärel tõmmatakse, kuni aluspind sellest eemaldub) on teine ​​test, mis annab väärtuse pideval skaalal ja sobib partiide võrdlemiseks, kuid võib võtta märkimisväärselt aega. Süvendustesti kasutatakse visuaalse ja kvantifitseeritava testina, kus kattesse surutakse kõva teravik ja mõõdetakse pragude tekkimise ulatust. Kui need testid koos õigesti läbi viia, tagavad need katte hea terviklikkuse.

TaC-katte koorumise varajased hoiatusmärgid epitaksiaalsete rakenduste korral

Seda tüüpi masinatel esineb väga harva juhtumeid, kus kattekihi eraldumine toimub ootamatult. Enamasti toimub detailis väike muutus, mis jääb märkamatuks. Kattekihi värvimuutus ilmneb üsna varakult. Uus kate peaks välja nägema ühtlane ja sile, kuid pinge all muutub mõni osa tuhmiks, eriti servade, nurkade ja kõrge kuumusega alade ääres.

Sageli esineb ka väga väikest servade kerkimist, mis õige nurga all ja/või suurema suurendusega valguses vaadates tundub äärealadel nagu püsti seisev kattekiht. Ühes tehaseliinis märkas koristaja detaili serva kõrval peeneid tolmuosakesi ja leidis, et äärest hakkas juba kooruma.

Ka juuksepiiripraod viitavad probleemile. Esialgsed praod on peened ja pealiskaudsed ning ilmuvad kuumastressi tsoonidesse, ühendudes lõpuks suuremate killustunud piirkondadega, kui pragu ei parandata. Teiste peenemate näitajate hulka kuulub suurenenud osakeste või tolmu tase kambris.

Kuigi kattekihil ei pruugi olla nähtavaid defekte, võivad töötamise ajal kattekihilt osakesed maha eralduda ja neid saab enne katastroofilist riket monitoridel näha. Karedus võib suureneda, kuna kunagi sile kate muutub katte pealmise kihi lagunemise tõttu teraliseks.

Kuna väike viga serval võib areneda suuremaks rikkeks, mis kahjustab kvaliteeti ja nõuab masina seisakuid, on nende varajaste näitajate tuvastamine oluline.

Termilise tsükli mõju CVD TaC-kattega epitaksiaalsetele osadele

Kuna kaetud komponente päeva jooksul korduvalt kuumutatakse ja jahutatakse, tekivad aja jooksul kattele väga tugevad pinged. Kui komponente kuumutatakse, siis kate ja grafiit paisuvad, kuid erineva kiirusega. Seega tekib iga kuumutustsükkel kahe materjali vahel piirpindadel pinge. Kui komponent jahtub, pöördub pinge vastupidi. Üks kuumutus- ja jahutustsükkel ei põhjusta mingeid kahjustusi, kuid sadade selliste tsüklite jooksul tekivad väikesed sisemised pinged.

Kate oleks suhteliselt sile ja stabiilne, kuid pärast korduvaid temperatuurimuutusi tekiksid teravamatele servadele väikesed pingepiirkonnad või ebaühtlane kuumenemine. Komponendi keskosa jääks pikaks ajaks püsima, komponendi väliskülg kuluks aga tööriistade all ära. Levinud näide on väike pragu komponendi servas, mis pärast korduvat kasutamist tekiks servas ja hakkaks kasvama, kuna pinge sunnib seda pärast iga kuumutustsüklit lahti ja väikesed helbed kooruksid maha.

Korduva kuumutamise ja jahutamise korral kulub katte sisemine maatriks, mistõttu vähesed komponendid läbivad esialgse testi, kuid pikaajalise (mitu kuud kestva) kasutamise järel on need siiski altid kahjustustele. Ühel juhul hakkasid osad pärast paarisaja tsüklit kooruma, kuna kiire kuumutamine tekitas äärmiselt suure pinge, erinevalt aeglasest kuumutamisest.

Pinna eeltöötlusmeetodid katte nakkuvuse parandamiseks

Enne mis tahes kattekihi pealekandmist tuleb grafiitdetailidele teha märkimisväärne ettevalmistus, et kiht nakkuks. Halb ettevalmistus hea kattekihi puhul toob kaasa katte kiire lagunemise. Grafiitdetaili sügavpuhastus on selle ettevalmistuse üks aspekt. Grafiit püüab oma pooridesse kergesti kinni väga peene tolmu, jääkõlid või töötlemisosakesed. Need esemed takistavad füüsiliselt katte otsest kokkupuudet aluspinnaga.

Isegi mikroskoopiline õlikiht loob liidesse nõrgad alad, mis muutuvad koorumise alguse kohtadeks. Tavaliselt kasutatakse spetsiaalseid puhastuslahuseid või mõnikord küpsetatakse detaili ahjus, et eemaldada sügaval olevad jäägid.

Järgmiseks tuleb pind kergelt karestada, et suurendada katte efektiivset haarduvust võrreldes täiesti sileda pinnaga. See saavutatakse tavaliselt liivapritsi või tööpinkide manipuleerimisega, et saavutada kare, kuid suhteliselt stabiilne haardepind, mille külge kate mehaaniliselt "haakub", või plasmatöötluste abil, mis pommitavad grafiidi pinda hetkeks gaasiga, et seda aktiveerida ja keemiliselt eelsoodumaks kattematerjalidega ühilduvaks muuta, ilma et see mõjutaks negatiivselt aluspinna kuju.

Grafiidist detailide kuumtöötlust kasutatakse enne katmist, kuna detaili kõrgel temperatuuril küpsetamine võib materjalist lõksus olevad gaasid välja ajada. Need gaasid võivad kattekihi sadestamise ajal välja pääseda, luues ideaalse koha nõrga koha või katte alla mulli tekkeks. Need protsessid on tavaliselt kombineeritud.

LPE (ASM) süsteemides kasutatavate TaC-kattega rõngaste rikete analüüs

Kaetud grafiitrõngad töötavad äärmuslikes tingimustes, sealhulgas kõrgel temperatuuril, suure gaasivoolu ja termiliste tsüklite korral. Kaetud grafiitrõngaste rikkemehhanismid on kõige sagedamini seotud katte pinge, pinna kvaliteedi ja termilise väsimusega.

Servade eraldumine, mille puhul kate kipub teravate servade ja õhukeste profiilide servadelt eralduma, kuna need jahutatakse ja kuumutatakse kiiremini kui lahtised detailid. Pärast serva tõstmise algust kasvab see nähtus sarnaselt serva avaneva tõmblukuga.

Sisepinnal, kus gaasivool on intensiivsem ja tekitab lokaalseid kuumkohti, võib esineda väikest ketendust. Ühes süsteemis avastati peent musta tolmu kogus, mida on seostatud rõnga siseseinal olevate peente pragudega. Liidese vahelise ühenduse katkemine on teine ​​​​põhimehhanism; nõrk adhesioon kihi all on tingitud järsust, suurest koorumisest tavaliselt pinnalt, mida ei ole korralikult puhastatud, või liidesesse lõksu jäänud gaasidest, mis paisuvad.

Kiire termiline tsükkel tekitab seevastu termilise šoki, mille käigus võivad katte ja aluspinna liidesele kiiresti tekkida termilised pinged. Ühes tootmisprotsessis kestis rõngas vaid paar kuud. Kuigi algselt tundus see normaalne, suurenes osakeste tase pidevalt ja eemaldamisel oli suur osa kattest kinnituspunktide läheduses kihistunud.

See rike tulenes ebaühtlasest kuumutamisest ja halvast servade puhastamisest enne katmist. Kuigi rikkeid tekib tavaliselt aja jooksul väikestest defektidest, võivad regulaarne kontroll ja stabiilne kuumutamistemperatuur olla head ennetavad meetmed seda tüüpi rikete vastu.