Historiquement, le premier implanteur ionique était basé sur l'hélium, construit et exploité en 1911 au Cavendish Laboratory de Cambridge par Ernest Rutherford et ses étudiants. En 1949, Shockley a déposé un brevet, "Semiconductor Translating Device", décrivant la fabrication d'une jonction p-n par implantation ionique. En 1954, il a déposé un autre brevet, "Forming of Semiconductor Devices by Ionic Bombardment" (Formation de dispositifs semi-conducteurs par bombardement ionique), qui donne une description fondamentale de l'équipement d'implantation ionique.
Entre 1960 et 1976, la fabrication d'équipements commerciaux d'implanteurs ioniques s'est solidement établie. En 1976, Varian Associates a mis au point le modèle DF-4, le premier implanteur ionique en ligne, de plaquette à plaquette, à haut débit (environ 200 plaquettes par heure) et, à la fin de 1978, il était devenu le système commercial d'implantation ionique le plus utilisé au monde. Au départ, la technologie de l'implantation ionique a été utilisée pour doper (c'est-à-dire introduire des ions dopants tels que le bore, le phosphore ou l'arsenic) les matériaux semi-conducteurs pour les industries des circuits intégrés et il a fallu attendre plusieurs années avant qu'elle ne soit utilisée pour améliorer les propriétés des métaux.
L'implantation ionique moderne consiste à modifier physiquement et/ou chimiquement le matériau de surface sans augmenter la température du substrat en bombardant le matériau avec un faisceau d'ions à très haute énergie. Ce procédé améliore les propriétés de la surface (de 1/10 µm à 10µm), ce qui profite à des applications dans tous les secteurs industriels.
Le processus en action
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.
Quels sont les avantages de l'implantation ionique ?
- Augmente la dureté de la surface des pièces, offrant une excellente résistance à l'usure par adhérence.
- Réduit le coefficient de frottement, améliore la propriété anti-grippage des pièces
- Augmente le seuil de fatigue sans augmenter la température, ce qui préserve les propriétés mécaniques du matériau.
- Pas de déformation géométrique des pièces
- Préserve l'état de surface (poli miroir, par exemple) et les propriétés mécaniques (aciers trempés à basse température, par exemple)
- Pas de risque de délamination (il ne s'agit pas d'un revêtement), pas d'écaillage
- Applicable aux métaux, polymères et élastomères
Quelles sont les applications de l'implantation ionique ?
Quelles sont les applications de l'implantation ionique ?- PLASTIQUES, POLYMÈRES & ELASTOMÈRES (PE, PP, HNBR, etc.)
- Industrie pharmaceutique : joints, rondelles, etc.
- Industrie médicale : seringues, bouchons, membranes, implants en silicone, etc.
- Pièces automobiles : Joints en V, joints à lèvres, joints toriques, connecteurs, etc.
- PIÈCES MÉTALLIQUES (titane, aluminium, métaux précieux, etc.)
- Composants de précision et micro-mécanismes, pièces de haute technologie pour l'aéronautique et la défense.
- Industrie médicale : prothèses, etc.
- Produits de luxe : traitements de composants de montres, etc.
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