热障涂层的沉积原理过程

源和材料的高速进步,真空技术和网络层操作产生兴趣的几种产品的转换行业,包括透明玻璃涂层和耐磨/抗反射涂层的窗口、太阳能电池、包装薄膜和片材。用等离子体沉积和等离子聚合工艺生产的玻璃阻挡层塑料薄膜为涂料工业提供了新的选择。

保护/减反射膜上的涂层应具有这些物理性能:在1.3的范围内的折射率为1.4(越低越好);对0.25的可见光波长的厚度,至少顶层如果材料是多层或具有梯度折射率;硬表面;低摩擦系数;和玻璃应用的天气和污染的抗性。

源和沉积环境的设计,以符合所需的材料,材料结构和涂层等级。屏障和保护/增从高速由氧化物涂层,采用三等离子体:等离子体清洗的基板和提供良好的成核和粘附的必要的极性表面的等离子体源附近电离沉积材料的很大一部分为吸附原子的流动性和紧密堆积的能量,和等离子体退火涂层紧密包装。

涂层过程通常发生在高真空,以避免相互作用的背景气体和材料沉积。高真空有助于避免电子和光子加热衬底。由于良好的成核性,低侧向应力氧化物阻挡层的伸长率约为5%,可以通过卷筒纸机处理。可怜的成核导致nonbarrier,柱状结构,即使涂层非晶。通过等离子体预处理氦或甲烷,可以使等离子体激活的SiO 2在聚酯上的阻隔性能提高一个数量级。预处理最好是在线完成,但不排除在大气压力下电晕处理的需要。

在等离子体CVD过程的高真空防止气相成核,在电子束沉积过程中,低压力使原子具有高动能和电子激发能量达到基板。

等离子体活化CVD和电子束过程的主要区别如下:

1.电子束的过程需要清洗和核基质分离的等离子体,电离原子,和退火涂层。在等离子体活化CVD过程中,这三个等离子体组合成一个。

2.等离子体CVD压力高于电子束沉积,所以当电子束涂层沉积在眼前形成针孔周围尘埃粒子,等离子体CVD往往将灰尘颗粒进入涂层。

3.高压等离子体CVD允许背景惰性气体消除大部分的冷凝热到达基板之前,因此CVD等离子体处理的改性效果不需要冷鼓。

提高SiO 2阻隔性能的方法有两种:沉积材料的改性和沉积源的改性。二氧化硅的改性剂或替代品可降低其孔隙率、熔点和溶解性,并可改变其成核密度或折射率以匹配相邻材料。

二氧化硅是首选的主要成分,因为它具有不寻常的玻璃形成能力,抵抗冷却结晶和随之而来的高弹性伸长率。一些已经证明能够增强SiO一种或多种性能的材料包括镁、碳、钡、硼、铝、锗、锌和钛的氧化物。

例如,含有35%的氧化镁和65%的SiO2玻璃具有较低的熔点,使薄膜退火和增大后巩固其堆积密度。二氧化硅在水中缓慢溶解,约10%的锆可防止酸和碱的侵蚀。它的X因子在锡奥x中的变化是从1.55到1.8,氧渗透系数从0.1变化到0.4,随着阻隔性能的提高,薄膜变黄。

高速沉积技术以外的电子束,这是适合屏障和保护/抗反射涂料的生产,包括心血管疾病的新方法。这些塑料涂层可以由两个密切相关的过程:等离子体激活CVD和等离子体聚合。这两个过程都使用类似的设备。

对于需要高折射率的应用,四烷氧基钛化合物的非易失性和无毒的,所以他们可以取代硅氧烷为屈服中间折射率的原料二氧化钛涂料产量。这些过程提供电子束镀膜的三大优势:他们是保形的,因为他们是在相对高的压力;因为有更广泛的原料和反应条件的情况下,一个范围更广的化学键结构可以在涂料生产,或涂层可以针对聚合物的柔性或氧化物的硬度;对塑料涂层的热负荷较低,所以冷却是不必要的。这是由于原子凝聚在气相为液体颗粒是足够大,大大降低基板上的冷凝热,能量足以让原子迁移率为退火和紧密堆积,但小热到足以防止“雪”的形成。

主要的缺点是,大多数等离子体CVD涂层原料经常是剧毒,有时发火。

已被等离子体聚合材料包括甲烷、乙烷、乙烯、tetrafluroethylene,丙烯酸等单体甲基丙烯酸甲,。等离子聚合涂层不同于由同一单体制成的本体聚合物,因为它们具有高度的交联性,使得它们比较低的弹性更难。等离子体聚合的障碍已被报道的氧渗透率小于0.01。

具有玻璃阻挡层的塑料薄膜的优点之一是可以回收利用。玻璃涂层的塑料薄膜可以reextruded,而复合聚合物障碍不能。最有可能的是,SiO 1.8仍然是玻璃阻挡层涂层的主要成分。它的键在角度和长度上是灵活的,它赋予涂层在涂层时高弹性伸长和抗结晶性。它的折射率很低,所以不增加塑料薄膜的眩光。它也是相对不溶解的。涂膜在2天/ 100天的氧气传输量为0.02立方/ 100,2天/ 0.06天的水汽传输量为0.05克/ 100,2天/ 2天为0.07克/ 100。

在许多情况下,选择反应磁控溅射作为沉积过程。这是一个成熟的工业沉积过程用于涂层网如Kapton薄膜。反应溅射能最大限度地控制镀膜过程和高沉积速率。这一过程的变化有很大的可能性,其中包括等离子体沉积(在硅烷中引入额外的硅,以提高沉积速率)和等离子体聚合。

图32.14

图32.14显示了溅射辊涂布机的横截面。一卷胶卷是解除真空,通过冷鼓稳定膜是由一个或几个磁控溅射源的涂层,涂层的性能进行监测和在线电影前回。这种配置允许对涂层工艺和性能进行连续监测和反馈控制。不同的光学和电学性能可以根据所制作的涂层进行监控。