Historisch gezien was de eerste ionenimplantator heliumgebaseerd, gebouwd en in bedrijf gesteld in 1911 in het Cavendish Laboratorium in Cambridge door Ernest Rutherford en zijn studenten. In 1949 vroeg Shockley patent aan op een “Semiconductor Translating Device”, waarin de fabricage van p-n-overgangen met behulp van ionenimplantatie werd beschreven. In 1954 vroeg hij nog een patent aan, “Forming of Semiconductor Devices by Ionic Bombardment”, dat een fundamentele beschrijving gaf voor ionenimplantatieapparatuur.
Tussen 1960 en 1976 werd de commerciële productie van ionenimplantatieapparatuur stevig gevestigd. In 1976 ontwikkelde Varian Associates het model DF-4, de eerste in-line, wafer-naar-wafer ionenimplanter met hoge doorvoer (ongeveer 200 wafers per uur), en tegen het einde van 1978 was het het meest gebruikte commerciële ionenimplantatiesysteem ter wereld geworden. Aanvankelijk werd de ontwikkeling van ionenimplantatietechnologie gebruikt om halfgeleidermaterialen voor de IC-industrie te doteren (wat de introductie van doteringsionen zoals boor, fosfor of arseen betekent) en het duurde een aantal jaren voordat het werd gebruikt om de eigenschappen van metalen te verbeteren.
Moderne ionenimplantatie is de fysische en/of chemische modificatie van het oppervlaktemateriaal zonder de substraattemperatuur te verhogen, door het materiaal te bombarderen met een bundel van zeer hoogenergetische ionen. Dit proces verbetert de oppervlakte-eigenschappen (van 1/10 µm tot 10 µm), wat ten goede komt aan toepassingen in alle industriële sectoren.
Proces in uitvoering
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.
Wat zijn de voordelen van ionenimplantatie?
- Verhoogt de oppervlaktehardheid van onderdelen, wat een uitstekende weerstand biedt tegen adhesieve slijtage.
- Verlaagt de wrijvingscoëfficiënt, verbetert de vreetbestendigheid van onderdelen
- Verhoogt de vermoeiingsdrempel zonder de temperatuur te verhogen, wat de mechanische eigenschappen van het materiaal behoudt.
- Geen geometrische vervorming van onderdelen.
- Behoudt de oppervlakteafwerking (bijv. spiegelpolijsten) en mechanische eigenschappen (bijv. bij lage temperatuur getemperde staalsoorten)
- Geen risico op delaminatie (dit is geen coating), geen schaalvorming
- Toepasbaar op metalen, polymeren en elastomeren
Wat zijn de toepassingen van ionenimplantatie?
Wat zijn de toepassingen van ionenimplantatie?- KUNSTSTOFFEN, POLYMEREN EN ELASTOMEREN (PE, PP, HNBR, enz.)
- Farmaceutische industrie: afdichtingen, ringen, enz.
- Medische sector: spuiten, dopjes, membranen, siliconenimplantaten, enz.
- Auto-onderdelen: V-afdichtingen, lipafdichtingen, O-ringafdichtingen, koppelingen, enz.
- METALEN ONDERDELEN (titanium, aluminium, edelmetalen, enz.)
- Precisiecomponenten en micromechanismen, hightech onderdelen voor de luchtvaart- en defensie-industrie.
- Medische sector: prothesen, enz.
- Luxe producten: behandelingen van horlogecomponenten, enz.
Voor meer informatie over ionenimplantatie, neem dan contact op met Bodycote