Che cos'è l'impiantazione ionica.

Storicamente, il primo implanter ionico era a base di elio, costruito e utilizzato nel 1911 presso il Cavendish Laboratory di Cambridge da Ernest Rutherford e dai suoi studenti. Nel 1949, Shockley depositò un brevetto, "Semiconductor Translating Device", che descriveva la fabbricazione di giunzioni p-n mediante l'impiantazione ionica. Nel 1954 depositò un altro brevetto, "Forming of Semiconductor Devices by Ionic Bombardment" (Formazione di dispositivi a semiconduttore mediante bombardamento ionico), che forniva una descrizione fondamentale per le apparecchiature di impiantazione ionica.

Tra il 1960 e il 1976, la produzione di apparecchiature commerciali per l'impiantazione di ioni si è consolidata. Nel 1976, Varian Associates sviluppò il modello DF-4, il primo implanter ionico in linea, da wafer a wafer, ad alta produttività (circa 200 wafer all'ora), che alla fine del 1978 divenne il sistema commerciale di impiantazione ionica più diffuso al mondo. Inizialmente, lo sviluppo della tecnologia di impiantazione ionica è stato utilizzato per il drogaggio (cioè l'introduzione di ioni droganti come il boro, il fosforo o l'arsenico) dei materiali semiconduttori per l'industria dei circuiti integrati e per alcuni anni è stato utilizzato per migliorare le proprietà dei metalli.

L'impiantazione ionica moderna è la modifica fisica e/o chimica del materiale superficiale senza aumentare la temperatura del substrato, bombardando il materiale con un fascio di ioni ad altissima energia. Questo processo migliora le proprietà della superficie (da 1/10 µm a 10µm) a vantaggio di applicazioni in tutti i settori industriali.

Processo in azione

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.

Quali sono i vantaggi dell'impianto ionico?

• Aumenta la durezza superficiale dei pezzi, offrendo un'eccellente resistenza all'usura adesiva.
• Riduce il coefficiente di attrito, migliora la proprietà antigrippaggio delle parti
• Aumenta la soglia di fatica senza aumentare la temperatura, preservando le proprietà meccaniche del materiale.
• Nessuna deformazione geometrica dei pezzi
• Preserva la finitura superficiale (ad esempio, lucidatura a specchio) e le proprietà meccaniche (ad esempio, acciai temprati a bassa temperatura).
• Nessun rischio di delaminazione (non si tratta di un rivestimento), nessuna incrostazione
• Applicabile a metalli, polimeri ed elastomeri

Quali sono le applicazioni dell'impiantazione ionica?

• PLASTICA, POLIMERI ED ELASTOMERI (PE, PP, HNBR, ecc.)
  • Industria farmaceutica: guarnizioni, rondelle, ecc.
  • Industria medica: siringhe, tappi, membrane, impianti in silicone, ecc.
  • Parti di ricambio per auto: Guarnizioni a V, guarnizioni a lamelle, guarnizioni O-ring, connettori, ecc.
• PARTI METALLICHE (titanio, alluminio, metalli preziosi, ecc.)
  • Componenti di precisione e micro-meccanismi, pezzi ad alta tecnologia per l'industria aeronautica e della difesa.
  • Industria medica: protesi, ecc.
  • Prodotti di lusso: trattamenti di componenti per orologi, ecc.

Per ulteriori informazioni sull'impiantazione ionica, contattare Bodycote.