Applicazione di materiali tantalum nelle apparecchiature di evaporazione del vuoto

Applicazione di materiali tantalum nelle apparecchiature di evaporazione del vuoto

Poiché il "cuore" del processo di produzione del pannello OLED (diodo a emissione di luce organica), le apparecchiature di evaporazione del vuoto sono attualmente pienamente dipendenti dalle importazioni. Questo articolo introduce brevemente il principio del processo di evaporazione del vuoto e lo stato attuale delle fonti di evaporazione di TantaLum utilizzate in tali attrezzature in Cina. Analizza i fattori chiave che limitano lo sviluppo di fonti di evaporazione di Tantalum domestiche, come la purezza del materiale di Tantalum, le tecniche di elaborazione e le sfide alla saldatura. È sottolineato che la produzione di materiali tantalum di alta purezza, la formazione di fonti di evaporazione di TantaLum a forma di complessa e l'implementazione di metodi di saldatura efficaci sono diventati colli di bottiglia tecnologici critici che la Cina può superare nella produzione di attrezzature per l'evaporazione del vuoto. PRODUTTORE VALVOLA PACE CATULLIO Cina in titanio E altri produttori di componenti di fascia alta possono trovare questa intuizione rilevante poiché i materiali e le sfide di elaborazione si sovrappongono nei campi di produzione di precisione.

Principio di evaporazione del vuoto
L'evaporazione del vuoto, noto anche come deposizione di vapore fisico (PVD), si riferisce a un processo in cui il materiale da depositare viene riscaldato da una fonte di evaporazione in condizioni di vuoto fino a quando non vaporizza. Le particelle vaporizzate viaggiano quindi attraverso il vuoto e si condensano sulla superficie del substrato per formare un film sottile. L'evaporazione del vuoto è una delle prime tecnologie di deposizione di vapore e più utilizzate. Offre vantaggi come semplici attrezzature per la deposizione, purezza e densità ad alta film e struttura e proprietà uniche del film.

Nel 2018, le attrezzature per l'evaporazione del vuoto si sono classificate al quinto posto tra le 35 tecnologie critiche di "collo di bottiglia" riportate da Science and Technology Daily. Esistono diversi tipi di processi di evaporazione del vuoto, tra cui l'evaporazione che riscalda la resistenza è ampiamente applicata grazie alla sua semplice struttura, facilità di funzionamento, a basso costo e buona controllabilità. I componenti principali delle apparecchiature di evaporazione che risalgono alla resistenza comprendono la camera del vuoto, il porta del substrato, la fonte di evaporazione e l'unità di riscaldamento.

1. Fattori che limitano lo sviluppo di attrezzature per l'evaporazione del vuoto in Cina
Tra i molti fattori che limitano lo sviluppo delle apparecchiature di evaporazione del vuoto in Cina, la disponibilità e la lavorazione dei materiali tantalum - utilizzati per produrre le fonti di evaporazione, si basano particolarmente critiche. Tantalum e le sue leghe, grazie al loro elevato punto di fusione, all'eccellente stabilità e alla bassa pressione di vapore alle alte temperature, sono ideali per produrre accessori di supporto, riscaldatori e scudi termici utilizzati nei sistemi di vuoto. Al momento, ci sono pochissime aziende in Cina impegnate nella produzione di componenti di Tantalum per le macchine per l'evaporazione del vuoto, con conseguente forte dipendenza dalle importazioni. Inoltre, rimangono diverse sfide nella produzione nazionale di tali componenti.

1.1 materie prime tantalum
Per i materiali che richiedono l'evaporazione a 1.000-2.000 ° C, il riscaldamento della resistenza è comunemente usato come fonte di evaporazione. Il materiale della sorgente di evaporazione deve avere un punto di fusione circa 1.000 ° C superiore alla temperatura di lavoro, a bassa pressione del vapore di equilibrio, alla minima fragilità dopo il raffreddamento ad alta temperatura e all'eccellente stabilità chimica in un ambiente a vuoto. TantaLum soddisfa tutti questi requisiti ed è quindi comunemente usato per fabbricare fonti di evaporazione del vuoto.

Il tantalum è un metallo grigio-bluastro con alta densità (16,5 × 10³ kg/m³), elevato punto di fusione (2.996 ° C) e un coefficiente di espansione termica bassa (6,5 × 10⁻⁶ ¹ tra 0–100 ° C). È altamente duttile e ancora più malleabile del rame. Il tantalum può essere lavorato a freddo in fili sottili e fogli sottili. Ha una conducibilità termica di 52,1 W/(m · k) a 300 K e un modulo elastico di 192 × 10³ MiPa a temperatura ambiente. La composizione chimica di Tantalum puro comunemente usato in Cina è mostrata nella tabella seguente (omessa qui).

1.2 Sfide di elaborazione dei componenti di Tantalum

Le fonti di evaporazione sono disponibili in varie forme, tra cui forme semplici come bobine a spirale, cestini conici, cilindrici, a forma di barca e disegni a forma di scatola. Queste forme comunemente usate sono mostrate nella figura seguente.

Le fonti di evaporazione a forma di cesto a spirale e conico sono in genere cilindriche, con diametri di filo che vanno da 0,5 a 2 mm. Le fonti a forma di scatola, a forma di barca e cilindriche sono planare e di solito realizzate in foglio di tantalum con uno spessore da 0,05 a 0,15 mm. Con la ricerca in corso sull'ottimizzazione strutturale delle fonti di evaporazione, negli ultimi anni sono state sviluppate forme più complesse.

Formare fonti di evaporazione di TantaLum a forma di complessa è una delle principali sfide tecniche nella loro fabbricazione. Durante la formazione, possono verificarsi vari difetti a causa di un design improprio dello stampo, come diradamento, rughe o lacerazione. È anche difficile mantenere la precisione dimensionale e geometrica in tutte le sezioni della parte. Per forme specializzate come fonti di evaporazione di tipo Tolansky e Jacques, il processo di deformazione è estremamente complesso, rendendo difficile prevedere la formazione di difetti basati su esperienza o formule tradizionali. I progetti di stampo convenzionali spesso non riescono a soddisfare gli standard di qualità, in particolare per le parti che richiedono una precisione ad alta formazione.

Sebbene la tecnologia di stampa 3D offra potenziali soluzioni per la produzione di componenti Tantalum complessi, le attuali tecniche di stampa 3D domestiche che utilizzano Tantalum non sono ancora all'altezza in termini di purezza dei materiali e prestazioni meccaniche, rendendoli inadatti alle applicazioni di origine di evaporazione.

La rugosità superficiale dei riscaldatori di Tantalum deve essere estremamente elevata, tipicamente migliore di 0,1 µm. Una superficie ruvida avrebbe un impatto negativo sull'evaporazione dei materiali sul riscaldatore. Con una durezza Brinell di 890 MPa a temperatura ambiente, il tantalum è relativamente morbido. Durante la produzione, il materiale deve subire molteplici fasi di elaborazione, rendendolo suscettibile a difetti di superficie come graffi, ammaccature e impressioni.

Dopo la fabbricazione, le fonti di evaporazione di TantaLum richiedono un trattamento superficiale. I metodi comuni includono lucidatura meccanica, lucidatura ad ultrasuoni, lucidatura chimica e lucidatura elettrochimica. Tra questi, la lucidatura ad ultrasuoni è particolarmente utile per gli angoli e le aree strette che sono difficili da raggiungere con strumenti convenzionali. Aiuta anche a ottenere una finitura senza trama.

I componenti di Tantalum sono difficili da macchiare tramite rotazione, perforazione e fresatura. Da un lato, l'intenso calore generato durante il taglio fa sì che il tantalum reagisca facilmente con ossigeno, idrogeno e carbonio nell'aria. D'altra parte, i chip di Tantalum tendono ad aderire allo strumento, riducendo la precisione di lavorazione. Pertanto, gli strumenti in acciaio ad alta velocità vengono spesso utilizzati a basse velocità e con piccole velocità di avanzamento. I fluidi di raffreddamento ad alta efficienza sono essenziali e i lubrificanti a base di fluorocarburi sono comunemente utilizzati per la lavorazione di precisione.