Der erste Ionenimplantator basierte auf Helium und wurde 1911 im Cavendish Laboratory in Cambridge von Ernest Rutherford und seinen Studenten gebaut und betrieben. 1949 meldete Shockley ein Patent mit dem Titel "Semiconductor Translating Device" an, das die Herstellung von p-n-Übergängen durch Ionenimplantation beschreibt. Im Jahr 1954 meldete er ein weiteres Patent an: "Forming of Semiconductor Devices by Ionic Bombardment" (Herstellung von Halbleiterbauteilen durch Ionenbeschuss), das eine grundlegende Beschreibung für Ionenimplantationsgeräte enthält.
Zwischen 1960 und 1976 etablierte sich die kommerzielle Herstellung von Ionenimplantern. Im Jahr 1976 entwickelte Varian Associates das Modell DF-4, das erste Inline-Ionenimplantationsgerät mit hohem Durchsatz (etwa 200 Wafer pro Stunde), das sich bis Ende 1978 zum weltweit am häufigsten verwendeten kommerziellen Ionenimplantationssystem entwickelte. Die Entwicklung der Ionenimplantationstechnologie wurde zunächst für das Dotieren (d. h. das Einbringen von Dotierionen wie Bor, Phosphor oder Arsen) von Halbleitermaterialien für die IKT-Industrie genutzt, und es dauerte einige Jahre, bis sie zur Verbesserung der Eigenschaften von Metallen eingesetzt wurde.
Moderne Ionenimplantation ist die physikalische und/oder chemische Veränderung des Oberflächenmaterials ohne Erhöhung der Substrattemperatur durch Beschuss des Materials mit einem Strahl sehr energiereicher Ionen. Dieses Verfahren verbessert die Oberflächeneigenschaften (von 1/10 µm bis 10µm) und kommt Anwendungen in allen Industriezweigen zugute.
Prozess in Aktion
The ion implantation technique involves bombarding the surface material with specific ions (secondary vacuum pressure < 10-5 mbar) whose energy are around 100keV. On metallic substrate, penetration into the material is very intense and the ions are fixed, losing their energy after collision with the substrate atoms.
When applied to polymers, the temperature is lower(< 100°C). This cold plasma vacuum treatment alters the material structure up to a depth of several micrometres without increasing its thickness because it is not a coating.
Was sind die Vorteile der Ionenimplantation?
- Erhöht die Oberflächenhärte der Teile und bietet eine hervorragende Beständigkeit gegen adhäsiven Verschleiß
- Verringert den Reibungskoeffizienten, verbessert die Fresssicherheit der Teile
- Erhöht die Ermüdungsgrenze ohne Temperaturerhöhung, wodurch die mechanischen Eigenschaften des Materials erhalten bleiben
- Keine geometrische Verformung der Teile
- Bewahrt die Oberflächenbeschaffenheit (z. B. Hochglanzpolieren) und die mechanischen Eigenschaften (z. B. niedrigtemperaturvergütete Stähle)
- Keine Gefahr der Delaminierung (es handelt sich nicht um eine Beschichtung), keine Verzunderung
- Anwendbar auf Metalle, Polymere und Elastomere
Was sind die Anwendungen der Ionenimplantation?
Was sind die Anwendungen der Ionenimplantation?- KUNSTSTOFFE, POLYMERE & ELASTOMERE (PE, PP, HNBR, usw.)
- Pharmazeutische Industrie: Dichtungen, Unterlegscheiben, usw.
- Medizinische Industrie: Spritzen, Kappen, Membranen, Silikonimplantate, usw.
- Autoteile: V-Dichtungen, Lippendichtungen, O-Ring-Dichtungen, Steckverbinder usw.
- METALLTEILE (Titan, Aluminium, Edelmetalle, usw.)
- Präzisionskomponenten und Mikromechanismen, Hightech-Teile für die Luftfahrt- und Verteidigungsindustrie.
- Medizinische Industrie: Prothesen, usw.
- Luxusprodukte: Behandlungen von Uhrenkomponenten, usw.
Für weitere Informationen zur Ionenimplantation wenden Sie sich bitte an Bodycote