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何为低温等离子加热电源

编辑:湖北英特利电气有限公司时间:2018-03-26

何为低温等离子加热电源?在真空条件下, 用高压电场或灯丝电子发射等方法使工作气体电离而成,温度较低,一般不超过1000℃,而且热容量也非常小,主要用于材料表面处理。有离子渗、离子溅射、离子蒸镀、离子刻蚀、离子注入等。

(1)离子渗:用来在工件表面渗入氧、碳、硫、硼或进行碳氧共渗、硫氮共渗、碳氮氧共渗等,以提高工件的耐磨、耐蚀和抗疲劳性能,其中以离子渗氮用得最普遍。所用设备叫离子氮化炉。工作时,工件接阴极,炉壳等接阳极, 先抽真空, 然后送入氨或氨氮混合气体,在400~800 V电压下,炉内气体辉光放电,产生等离子体。其中的氮正离子轰击工件使其温度升高(到500~560℃),同时进入工件表面并向内部扩散形成渗氮层。离子渗碳在真空渗碳炉内进行,送入的是甲烷,电离后得到碳离子, 须以电阻加热辅助, 使工件达到1200~1250℃。渗其他元素或多元素共渗情况类似。

(2)离子溅射:分阳极溅射和阴极溅射两种。工作气体主要用氩。

阳极溅射用于离子镀膜。工作时,工件接阳极,成膜物质接阴极。氩电离成等离子体后, 氩离子经高压(1~4 kV) 电场加速,轰击阴极, 使成膜物质以分子状态溅射并沉积在工件表面上。也可以进行反应溅射,即将反应气体 (O2、N2、H2S、CH4等)加入氩中, 反应气体及其离子与工件原子和溅射原子发生反应生成化合物(如氮化物、氧化物)而沉积在工件表面。阳极溅射主要用于电子工业中(如在半导体基片上镀膜)和机械工业中(如在工件表面镀TiC、WC等耐磨层)。

阴极溅射主要用于电子工业,用来对半导体基片表面进行清洗、抛光、磨削、减薄等。工作时,基片接阴极,氩离子轰击基片表面,起到清洗等作用。

(3)离子蒸镀:是真空蒸发和阴极溅射技术的结合。工作时,工件接阴极,成膜物质接阳极,成膜物质用其他热源(如电阻热、电子束等)加热,所产生的蒸气电离成等离子体。其正离子经高压(1~5 kV)电场加速轰击工件而沉积在工件表面。氩正离子有清洗工件表面作用,可使膜层附着力大为提高。类似的方法还有活性离子蒸镀、高频离子蒸镀、空心阴极离子蒸镀等。

(4)离子刻蚀:工作原理与阴极溅射类似,但更精细,设备更复杂。工作气体通常用氩气。由于氩离子直径只有零点几纳米,可以认为刻蚀是对逐个原子的剥离,剥离速度约每秒一层到几十层,是一种纳米级加工,可用来刻蚀出分辨率极高的图形,刻蚀精度是任何其他加工方法都无法达到的。例如,能在10 nm厚的膜上刻出8 nm的线。离子刻蚀用于集成电路、声表面波器件、磁泡器件、超导器件、光集成器件等微电子器件的高精度刻蚀。

(5)离子注入:用来把正离子经高压(10~800kV)加速,“打进”接阴极的工件内(注入深度一般在1μm以内)。在电子工业中用于半导体渗杂,在机械工业中用来把选定的原子(He、N、C、B、Al、Ti、Cr、Ni、Co、Mo等)注入机械零件表面以提高其机械性能。