Toetsing van CVD TaC-laagadhesiesterkte en afskilferingsrisiko's

Vir spesiale bedekkings op die grafiet, CVD TaC en CVD sic-laag Onderdele van hoëtemperatuur-skyfievervaardigingsmasjiene, die bindingsprestasie van die deklaag aan die onderdeel is die belangrikste vir die lewensduur van die onderdele. Swak binding veroorsaak klein krake en afskilfering in hitte- en verkoelingsprosesse, wat kontaminante of ongelyke beskerming en die mislukking van die proses veroorsaak. Baie onderdele lyk goed aan die begin in die fabriek en die rand daarvan skil af na verskeie gebruik. Daarom moet die bindingsterkte getoets word voordat die onderdele in die fabriek gebruik word om onverwagte mislukkings in die masjiene te vermy.

Standaard Adhesietoetse vir CVD TaC-bedekking op grafietsubstrate

Om die relatiewe sterkte te bepaal, word verskeie kwalitatiewe toetse in fabrieke uitgevoer; eerstens is daar die krastoets. Hier word 'n diamantpunt onder toenemende krag oor die deklaag getrek; as die film kraak, afskilfer of voortydig van die grafietlaag loskom, toon dit swak adhesie. Dit is 'n eenvoudige toets, maar toon wel duidelike resultate voordat onderdele in gebruik geneem word.

Nog 'n vinnige toets is die kleefbandtoets waar kleefband op die film aangebring en dan afgetrek word; as vlokkies saam met die kleefband afkom, kan die binding met die grafietbasis swak wees. Dit is 'n vinnige voorlopige toets wat in laboratoriums gebruik word voor meer streng toetse.

Herhaalde verhitting en verkoeling is ook uiters gewild, want die proses boots dié van 'n werklike toepassing perfek na. Sterk bedekkings toon geen nadelige gevolge nie, terwyl swakker bedekkings aan die rand begin afskilfer of afskilfer. In een fabrieksituasie het die bedekkings tydens die tweede toets gefaal nadat dit herhaaldelik verhit is (aan die rande afgeskilfer het), hoewel dit te wyte was aan kontaminasie van die substraat voor toediening.

Aftrektoetsing (waar 'n stut aan die deklaag vasgeplak word en dan getrek word totdat die substraat daarvan wegtrek) is die ander toets, wat 'n waarde op 'n kontinuum gee, is goed vir die vergelyking van bondels, maar kan aansienlike tyd neem om uit te voer. Indentasietoetsing word gebruik as 'n visuele en kwantifiseerbare toets, waar 'n harde punt in die deklaag ingedryf word en die mate van kraakvorming gemeet word. Indien korrek saam uitgevoer, verseker hierdie toetse goeie deklaagintegriteit.

Vroeë waarskuwingstekens van TaC-laagafskilfering in epitaksie-toepassings

Hierdie tipe masjiene het baie min gevalle waar die delaminasie van die laag onverwags plaasvind. Meestal vind 'n klein verandering in die onderdeel plaas wat ongemerk bly. Kleurverandering van die laag verskyn redelik vroeg. 'n Nuwe laag behoort egalig en glad te lyk, maar onder spanning lyk 'n gedeelte dof van kleur, veral langs rande, hoeke en areas met hoë hitte.

Daar is ook dikwels baie geringe randopligting wat lyk soos 'n staande laag bedekking by die grense as dit in die lig teen die regte hoek en/of teen 'n hoër vergroting beskou word. In een fabriekslyn het 'n skoonmaakwerker fyn stofdeeltjies langs die rand van die onderdeel opgemerk en gevind dat afskilfering reeds by die rand begin het.

Haarlynkrake dui ook op probleme. Die aanvanklike krake is fyn en oppervlakkig en verskyn in sones van hittestres, wat uiteindelik verbind om groter areas van afskilfering te vorm as die kraak nie herstel word nie. Ander subtiele aanwysers sluit in verhoogde vlakke van partikels of stof binne die kamer.

Alhoewel geen ooglopende defek op die deklaag sigbaar mag wees nie, kan deeltjies tydens werking van die deklaag afsplinter en kan dit op monitors waargeneem word voor 'n katastrofiese mislukking. Ruheid kan toeneem, aangesien 'n eens gladde deklaag 'n korrelrige voorkoms ontwikkel as gevolg van die agteruitgang van die boonste laag van die deklaag.

Omdat 'n klein foutjie aan die rand kan ontwikkel tot 'n groter mislukking wat kwaliteit in gevaar stel en masjienstilstand noodsaak, is dit belangrik om hierdie vroeë aanwysers te identifiseer.

Termiese sikluseffekte op CVD TaC-bedekte epitaksiale onderdele

Omdat bedekte komponente herhaaldelik gedurende die dag verhit en afgekoel word, ontwikkel daar mettertyd baie sterk spannings op die deklaag. Wanneer die komponente verhit word, sit die deklaag en die grafiet uit, maar teen verskillende tempo's. Dus ontwikkel elke hittesiklus spanning tussen die twee materiale by die koppelvlak. Wanneer die komponent afkoel, draai die spanning andersom. Een verhittings- en afkoelsiklus sal geen skade veroorsaak nie, maar gedurende honderde sulke siklusse ontwikkel klein interne spanning.

Die laag sou relatief glad en stabiel wees, maar na herhaalde siklusse van temperatuurveranderinge sou klein spanningsareas by die skerper kante of ongelyke verhitting ontwikkel. Die middel van die komponent sou lank bly, die buitekant van die komponent sou in werklike gereedskap verslyt. Klein krake aan die rand van die komponente is 'n algemene voorbeeld, na talle gebruik sou dit by die rand ontwikkel en begin groei soos spanning dit na elke hittesiklus uitmekaar dwing en klein vlokkies sou afskilfer.

Met herhaalde verhitting en afkoeling slyt die interne matriks van die laag uit, sodat min komponente die aanvanklike toets sou slaag, maar na langdurige gebruik (’n aantal maande) steeds geneig sou wees tot skade. In een geval het onderdele na ’n paar honderd siklusse begin afskilfer as gevolg van vinnige verhitting wat uiters groot spanning veroorsaak in teenstelling met die stadige verhitting.

Oppervlakvoorbehandelingsmetodes om die bindingssterkte van die laag te verbeter

Daar is beduidende voorbereiding wat op grafietonderdele uitgevoer moet word voordat enige tipe deklaag aangewend word sodat die laag bind. Swak voorbereiding op 'n goeie deklaag sal bloot lei tot 'n deklaag wat te gou faal. Diep skoonmaak van 'n grafietonderdeel is een aspek van hierdie voorbereiding. Grafiet vang maklik baie fyn stof, oorblywende olies of masjineringsdeeltjies in sy porieë vas. Hierdie items verhoed fisies dat die deklaag direk met die basis in aanraking kom.

Selfs 'n mikroskopiese lagie olie sal swak sones in die binding skep, wat plekke sal word waar die afskilfering kan begin. Toegewyde skoonmaakoplossings word tipies gebruik of soms word die onderdeel in 'n oond gebak om enige diepliggende residue te verwyder.

Volgende is om te verseker dat die oppervlak effens ruw gemaak is om die effektiewe greep wat die deklaag sal hê, te verhoog asof die oppervlak perfek glad was. Dit word gewoonlik bereik deur sandblaas of manipulasie van masjiengereedskap om 'n growwe maar relatief stabiele greepoppervlak te verkry waaraan die deklaag meganies kan "haak", of deur die gebruik van plasmabehandelings wat die grafietoppervlak tydelik met gas bombardeer om dit te aktiveer en dit chemies te predisponeer om versoenbaar te wees met deklaagmateriale terwyl dit geen nadelige effekte op die substraatvorm het nie.

Hittebehandelings van grafietonderdele word voor bedekking gebruik, aangesien hoëtemperatuurbakking van 'n onderdeel vasgekeerde gasse in die materiaal kan uitdryf. Hierdie gasse kan moontlik ontsnap terwyl 'n bedekking neergelê word, wat die ideale plek vir 'n swak plek of 'n blaas onder die bedekking skep. Hierdie prosesse word gewoonlik gekombineer.

Mislukkingsanalise van TaC-bedekte ringe wat in LPE (ASM) stelsels gebruik word

Bedekte grafietringe werk onder uiterste toestande, insluitend hoë temperatuur, hoë gasvloei en termiese siklusse. Mislukkingsmeganismes van bedekte grafietringe word meestal geassosieer met bedekkingsspanning, oppervlakkwaliteit en termiese moegheid.

Randdelaminering waar die deklaag geneig is om te delamineer vanaf die rande van skerp kante en dun dele, aangesien hulle aan versnelde afkoeling- en verhittingstempo's onderwerp word in vergelyking met grootmaatonderdele. Na die aanvang van die oplig by die rand, groei hierdie verskynsel soortgelyk aan 'n ritssluiter wat langs die rand oopmaak.

Klein afskilfering kan op die binneste oppervlak voorkom waar die gasvloei meer intensief is en plaaslik warm kolle genereer. 'n Bondel fyn swart stof is in een stelsel ontdek wat geassosieer word met die fyn krake op die binnewand van die ring. Mislukking in die koppelvlakbinding is nog 'n fundamentele meganisme; swak adhesie onder die laag word toegeskryf aan skielike, groot area-afskilfering, gewoonlik van 'n oppervlak wat nie behoorlik skoongemaak is nie, of gasse wat by die koppelvlak vasgevang is en wat uitsit.

Vinnige termiese siklusse, aan die ander kant, skep die termiese skok waarin termiese spanning vinnig by die laag/basis-koppelvlak kan opbou. In een produksieproses het 'n ring slegs 'n paar maande gehou. Alhoewel dit aanvanklik normaal gelyk het, het die partikelvlak geleidelik toegeneem en na verwydering het 'n groot gedeelte van die laag in die omgewing van die bevestigingspunte gedelamineer.

Hierdie mislukking het ontstaan ​​as gevolg van nie-eenvormige verhitting en swak skoonmaak van die rande voor die bedekking. Terwyl die mislukkings gewoonlik mettertyd uit klein defekte ontstaan, kan gereelde inspeksie en stabiele verhittingstemperatuur goeie voorkomende maatreëls teen hierdie tipe mislukkings wees.