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离子束加工装置由离子源、真空系统、控制系统、电源组成;设备差异主要体现在离子源不同;通过离子源产生离子束流,即原子电离成为离子;具体过程为:
气态原子注入电离室后,经高频放电、电弧放电、等离子体放电或电子轰击,使气态原子电离为等离子体(正离子和负电子数目相等的混合体),再通过一个相对于等离子体为负电位电极(吸极)引出正离子,形成正离子束流,便可用于离子束加工。
常用的离子源有考夫曼型离子源和双等离子体型离子源。

目前离子束加工的应用主要有:
1、刻蚀加工
离子以入射角40°~60°轰击工件,使原子逐个剥离。离子刻蚀效率低,目前已应用于蚀刻陀螺仪空气轴承和动压马达沟槽;高精度非球面透镜加工;高精度图形蚀刻,如集成电路、光电器件、光集成器件等微电子学器件的亚微米图形;集成光路制造;致薄材料纳米蚀刻。
2、镀膜加工
镀膜加工分为溅射沉积和离子镀。离子镀的优点主要体现在:附着力强,膜层不易脱落;绕射性好,镀得全面、彻底。离子镀主要应用于各种润滑膜、耐热膜、耐蚀膜、耐磨膜、装饰膜、电气膜的镀膜;离子镀氮化钛代替镀硬铬可以减少公害;还可用于涂层刀具的制造,包括碳化钛、氮化钛刀片及滚刀、铣刀等复杂刀具。
3、离子注入
离子以较大的能量垂直轰击工件,离子直接注入工件后固溶,成为工件基体材料的一部分,达到改变材料性质的目的。该工艺可使离子数目得到精确控制,可注入任何材料,其应用还在进一步研究,目前得到应用的主要有:半导体改变或制造P-N结;金属表面改性,提高润滑性、耐热性、耐蚀性、耐磨性;制造光波导等。