Co to jest implantacja jonów.

Historycznie rzecz biorąc, pierwszy implantator jonów był oparty na helu, skonstruowany i obsługiwany w 1911 roku w Cavendish Laboratory w Cambridge przez Ernesta Rutherforda i jego studentów. W 1949 roku Shockley zgłosił patent "Semiconductor Translating Device" opisujący wytwarzanie złącza p-n przy użyciu implantacji jonów. W 1954 roku zgłosił kolejny patent, "Formowanie urządzeń półprzewodnikowych za pomocą bombardowania jonowego", podając podstawowy opis sprzętu do implantacji jonów.

W latach 1960-1976, komercyjna produkcja implanterów jonowych stała się mocno ugruntowana. W 1976 roku firma Varian Associates opracowała model DF-4, pierwszy implantator jonowy o wysokiej wydajności (około 200 wafli na godzinę), który do końca 1978 roku stał się najczęściej używanym komercyjnym systemem implantacji jonowej na świecie. Początkowo rozwój technologii implantacji jonowej był wykorzystywany do domieszkowania (czyli wprowadzania jonów domieszek, takich jak bor, fosfor lub arsen) materiałów półprzewodnikowych dla przemysłu układów scalonych i minęło wiele lat, zanim została ona wykorzystana do poprawy właściwości metali.

Nowoczesna implantacja jonowa to fizyczna i/lub chemiczna modyfikacja materiału powierzchniowego bez podnoszenia temperatury podłoża poprzez bombardowanie materiału wiązką jonów o bardzo wysokiej energii. Proces ten poprawia właściwości powierzchni (od 1/10 µm do 10 µm), przynosząc korzyści w zastosowaniach we wszystkich sektorach przemysłu.

Proces w działaniu

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.

Jakie są zalety implantacji jonowej?

• Zwiększa twardość powierzchni części, oferując doskonałą odporność na zużycie adhezyjne.
• Zmniejsza współczynnik tarcia, poprawia właściwości przeciwzatarciowe części
• Zwiększa próg zmęczenia bez zwiększania temperatury, co pozwala zachować właściwości mechaniczne materiału.
• Brak deformacji geometrycznej części
• Zachowuje wykończenie powierzchni (np. polerowanie lustrzane) i właściwości mechaniczne (np. stal hartowana w niskiej temperaturze).
• Brak ryzyka rozwarstwienia (nie jest to powłoka), brak osadzania się kamienia
• Zastosowanie do metali, polimerów i elastomerów

Jakie są zastosowania implantacji jonowej?

• PLASTIKI, POLIMERY I ELASTOMERY (PE, PP, HNBR itp.)
  • Przemysł farmaceutyczny: uszczelki, podkładki itp.
  • Przemysł medyczny: strzykawki, nasadki, membrany, implanty silikonowe itp.
  • Części samochodowe: Uszczelki V, uszczelki wargowe, uszczelki O-ring, złącza itp.
• CZĘŚCI METALOWE (tytan, aluminium, metale szlachetne itp.)
  • Precyzyjne komponenty i mikromechanizmy, zaawansowane technologicznie części dla przemysłu lotniczego i obronnego.
  • Przemysł medyczny: protezy itp.
  • Produkty luksusowe: obróbka elementów zegarków itp.

Aby uzyskać więcej informacji na temat implantacji jonów, prosimy o kontakt z firmą Bodycote