UA155514U - Спосіб отримання прозорого електропровідного покриття - Google Patents

Abstract

Спосіб отримання прозорого електропровідного покриття включає попередню в одному циклі обробку діелектричної підкладки іонами аргону у триелектродному іонно-плазмовому розпиленні мозаїчної мішені In-Sn. Попередню обробку поверхні діелектричної підкладки з очищенням її поверхні здійснюють при потенціалі зміщення на підкладці -100 В протягом (5±0,25) хв до повного руйнування небажаної газової оболонки на поверхні підкладки. Після цього, зберігаючи дію іонного потоку аргону на підкладку, водночас проводять напилення на підкладку прозорого покриття з оксиду In-Sn-O зі зміщенням протягом (2±0,25) хв з одночасним бомбардуванням підкладки іонами аргону, що продовжують прискорюватися потенціалом -100 В. Далі після сумісного двохвилинного напилення зі зміщенням подальший процес напилення оксиду In-Sn-O до товщини плівки 0,1-0,2 мкм продовжують вже без впливу потенціалу зміщення на підкладці шляхом розпилення мозаїчної мішені In-Sn при подачі на катод-мішень потенціалу -1,2 кВ протягом (7±0,5) хв при тиску аргону і повітря у робочому об'ємі напилення відповідно в 3·10-3 та 4·10-3 Па. Крім цього, проводять додаткове очищення діелектричної поверхні від присутніх домішок для посилення сил хімічної взаємодії між атомами оксиду In-Sn-O і атомами поверхні при 65-70 °C обробкою її поверхні в одному циклі з обробкою діелектричної підкладки іонами аргону.

Description

Корисна модель належить до області опто- і радіоелектроніки, а саме стосується способу отримання електропровідного прозорого високоадгезійного плівкового покриття з оксиду Іп-5п-

О на діелектричних підкладках: частково на органічному склі, оскільки тут дуже важливі наступні характеристики: а) прозорість електропровідного покриття для візуального спостереження навколишнього середовища з кабіни літака; б) відносно низькі номінали його електроопору; в) висока адгезія покриттів до діелектричної поверхні.

На поверхнях діелектричних матеріалів, які використовуються у літаках, що рухаються із швидкістю декількох махів, виникає статичний електричний заряд, який може досягати 1 мегавольта, оскільки величина статичного заряду на діелектриках пропорційна кубу швидкості (1). Це призводить як до суттєвих радіоперешкод, так і до негативного впливу високої статичної електрики на стан пілотів, особливо у разі подальшого підвищення швидкості літаків.

Тому важливим стає застосування таких прозорих електропровідних покриттів на діелектричних матеріалах, де цей статичний заряд повинен бути відведений з діелектричної поверхні.

Одним із широко застосованих при виготовленні електронних приладів і способів нанесення металевих плівкових покриттів на підкладки із різних матеріалів є термічне розпилення матеріалів у вакуумі (2). Дуже суттєвим параметром покриттів, що отримуються, є величина адгезії плівок до діелектричних підкладок, яка характеризує міцність зчеплення плівки з підкладкою, оскільки низька міцність («1 МПа) зчеплення веде до виходу з ладу приладів: іноді достатньо провести по підкладці ватним тампоном, щоб зняти з неї термічно нанесену плівку.

З метою збільшення адгезії використовують інші методи нанесення покриттів: 1) так у (З) запропоновано опромінення плівки високоенергетичним пучком електронів; 2) у І4Ї поліпшено електричну характеристику покриття за рахунок зменшення величини поверхневого електроопору; 3) у (5) запропоновано застосування високочастотного магнетронного розряду.

Однак у всіх перелічених методиках загальним недоліком є недостатня адгезія електропровідних прозорих покриттів до діелектричних підкладок.

Найбільш близьким до заявленої корисної моделі є спосіб отримання прозорого електропровідного покриття (6), в якому проводять триелектродне іонно-плазмове розпилення мозаїчної мішені Іп-5п, яке включає попередню обробку поверхні діелектричної підкладки з очищенням її поверхні і яке здійснюється при потенціалі зміщення на підкладці -100 В протягом

Зо (520,25) хв до практично повного руйнування небажаної газової оболонки на поверхні підкладки.

Після цього, зберігаючи дію іонного потоку аргону на підкладку, водночас проводять напилення на підкладку прозорого покриття з оксиду Іп-5п-О зі зміщенням протягом (220,25) хв з одночасним бомбардуванням підкладки іонами аргону. Далі після сумісного двохвилинного напилення зі зміщенням подальший процес напилення оксиду Іп-5п-О до кінцевої товщини плівки 0,1-0,2 мкм продовжують вже без впливу потенціалу зміщення на підкладці шляхом розпилення мозаїчної мішені Іп-Зп при подачі на катод-мішень потенціалу -1,2 кВ протягом (70,5) хв при тиску аргону і повітря у робочому об'ємі напилення відповідно в 3-103 та 4-103

Па. За даних режимів одержання прозорих плівок величина адгезії їх до діелектричної підкладки сягає 16-17 МПа.

Однак з підвищенням швидкостей польоту сучасних і перспективних літаків (до 10 махів), величини адгезії електропровідних прозорих покриттів до органічного скла вже не можуть задовольняти вимогам експлуатації, оскільки тут виникають умови щодо зриву покриттів з підкладки за рахунок високого тертя навколишнього атмосферного середовища з прозорим покриттям.

В основу заявленої корисної моделі поставлено задачу підвищення 219 МПа адгезії оксидних плівок Іп-5п-О до діелектричних підкладок (частково до плексигласової поверхні) з порівняно низькими значеннями поверхневого електроопору і необхідною прозорістю.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі отримання прозорого електропровідного покриття, який включає попередню в одному циклі обробку діелектричної підкладки іонами аргону у триелектродному іонно-плазмовому розпиленні мозаїчної мішені Іп-5п, попередню обробку поверхні діелектричної підкладки з очищенням її поверхні здійснюють при потенціалі зміщення на підкладці -100 В протягом (530,25) хв до повного руйнування небажаної газової оболонки на поверхні підкладки, а після цього, зберігаючи дію іонного потоку аргону на підкладку, водночас проводять напилення на підкладку прозорого покриття з оксиду Іп-5п-О зі зміщенням протягом (220,25) хв з одночасним бомбардуванням підкладки іонами аргону, що продовжують прискорюватися потенціалом -100 В, адалі після сумісного двохвилинного напилення зі зміщенням подальший процес напилення оксиду Іп-5п-О до товщини плівки 0,1- 0,2 мкм продовжують вже без впливу потенціалу зміщення на підкладці шляхом розпилення мозаїчної мішені Іп-5п при подачі на катод-мішень потенціалу -1,2 кВ протягом (750,5) хв при 60 тиску аргону і повітря у робочому об'ємі напилення відповідно в 3103 та 4-103 Па, згідно з корисною моделлю, проводять додаткове очищення діелектричної поверхні від присутніх домішок для посилення сил хімічної взаємодії між атомами оксиду Іп-5п-О і атомами поверхні при 65-70 "С обробкою її поверхні в одному циклі з обробкою діелектричної підкладки іонами аргону.

Запропонована у корисній моделі обробка забезпечує за рахунок термічного впливу як додаткове очищення поверхні діелектричної підкладки від домішок, так і посилення сил хімічної взаємодії між атомами поверхні і осадженими атомами оксиду.

За рахунок неперервності процесу очищення підігрітої поверхні діелектрика іонами аргону і одночасного іонно-плазмового розпилення мішені забезпечується осадження оксиду Іп-5п-О на практично чисту діелектричну поверхню з підвищеною за рахунок нової додаткової термічної операції адгезією плівки до величини, більше 19 МПа. Зменшення часу подачі напруги зміщення -100 В у процесі очищення менше 5 хвилин призводило до погіршення величини адгезії до 17 МПа, внаслідок неповного очищення діелектричної підкладки від залишкових газів, а збільшення часу подачі зміщення вже не сприяє при однакових режимах напилення росту величини адгезії. Величина низькотемпературної обробки 65-70 "С обумовлена температурною стабільністю стану органічного скла (як правило, вона складає 80-90 "С), вище якого починають відбуватися процеси його пом'якшування.

Приклад виконання способу

Зазвичай у мікроелектроніці розпилення плівок на діелектричні підкладки проводять з перервою у часі між очищенням і розпиленням, що при цьому природно супроводжується осадженням на підкладку атомів і молекул залишкового газу і парів паро-масляних насосів у робочій камері, яке не забезпечує адгезію вище 2 МПа. У даній заявці використана набірна мішень, яка складалася із квадратів (20х20 мм) чистих металів індію і олова, площа поверхні розпилення з урахуванням індивідуальних коефіцієнтів розпилення була підібрана у співвідношенні, що забезпечує вміст цих елементів у сплаві на рівні: (мас. 95) 90 95 Іп ї 10 95 п.

Робочі гази (аргон і повітря) подавалися у камеру розпилення у наступних тисках: сумарний робочий тиск газів складав 7103 Па. Парціальний тиск повітря у камері забезпечував отримання прозорого електропровідного покриття з оксиду Іп-5п-О, який формувався в потоці розпилених атомів у процесі безпосереднього напилення. Підкладка з плексигласу у процесі

Зо напилення знаходилася або при кімнатній температурі, або в умовах низькотемпературної обробки. Величину адгезії визначали шляхом відриву плівки від діелектричної підкладки за методом "грибка". Поверхневий електроопір вимірювали відомим 4-зондовим методом.

Світлопропускання напилених на дієлектричні підкладки шарів окислу Іп-5п-О вимірювали за допомогою спектрофотометра СФф-55. Для плівок товщиною більше 150 нм у видимому діапазоні воно складало --93 95.

Дані, що наведені у таблиці, вказують на те, що запропоновані режими і спосіб отримання прозорих електропровідних плівок сплавів системи Іп-5п-О є перспективним для одержання більш високої адгезії між плівкою Іп-5й1-О та діелектричною підкладкою (таблиця, приклади Мо 2,

З, 5, 10, 12), який надає можливість забезпечення стікання високовольтного електростатичного заряду з діелектричної поверхні при отриманій, порівняно низькій величини поверхневого електроопору. Зміщення величини температури підкладки, напруги на мішені і підкладці, часу напилення від заявлених у заявці зменшують величину адгезії плівки до підкладки (таблиця, приклади Мо 1, 4, 6, 7, 8, 10, 11) і тому не відповідають заявленому способу отримання потрібного електропровідного прозорого покриття.

Таблиця

Фізичні характеристики плівок Іп-5п-О у вигляді прозорих електропровідних покриттів

М Напруга на напйбення Час обробки Поверхневий Адгезія 0,5 Напруга на Температура Примітки мішені, кВ ОКСИДУ, с підкладки с (опір, Ом/квадрат МПа підкладці, В підкладки, "С 1 72 | 420 | 300 | 52 2 2 щ | 717 | лою | 60 |незадов. 6 ле | 40 | 300 | 56 | 717 | лою | 70 |незадов. 7 -2 | 420 | 300 | 52 2 Щ | - | оо | 80 |незадов. 8 72 | 420 | 300 | 52 2 2 щ | 717 | 95 | 65 |незадов. 9 ле | 40 | 300 | 55 | 18 | ло5 | 75 щ |незадов.

Таким чином, заявлений спосіб дозволяє отримати позитивний ефект за рахунок підвищення адгезії прозорих електропровідних покриттів на діелектричних підкладках.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ: 1. Смолін А. Боротьба з електризацією у польоті. Авіація і космонавтика. - 1969. - Мо 3. -

С. 27. 2. Черняєв В.Н. Фізико-хімічні процеси в технології РЕА. - М.: - Вища школа. - 1987. - 375 с. 3. Спосіб збільшення адгезії тонких металевих плівок до підкладок. Авторське свідоцтво

СРСР. 5) Мо 1019965А1, бюл. Мо 20 від 30.05.1991. 4. Спосіб отримання прозорої електропровідної плівки на основі індію і олова. Патент РФ.

Мо 2181389, бюл. Мо 4 від 20.04.2002. 5. Амосова Л.П., Ісаєв М.В. Магнетронне розпилення прозорих електродів ІТО з металевої мішені на холодну підкладку. Журнал технічної фізики. - 2014. - Т. 84. - Мо 10. - Сб. 127-132. б. Башев В.Ф., Рябцев С.І., Кушнерьов О.І., Куцева Н.О. Спосіб отримання прозорого електропровідного покриття. Патент України на корисну модель Ме 142207 від 25.05.2020, бюл. Мо 10.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб отримання прозорого електропровідного покриття, який включає попередню в одному циклі обробку діелектричної підкладки іонами аргону у триелектродному іонно-плазмовому розпиленні мозаїчної мішені Іп-Зп, попередню обробку поверхні діелектричної підкладки з очищенням її поверхні здійснюють при потенціалі зміщення на підкладці -100 В протягом (50,25) хв до повного руйнування небажаної газової оболонки на поверхні підкладки, а після цього, зберігаючи дію іонного потоку аргону на підкладку, водночас проводять напилення на підкладку прозорого покриття з оксиду Іп-5п-О зі зміщенням протягом (250,25) хв з одночасним бомбардуванням підкладки іонами аргону, що продовжують прискорюватися потенціалом - 100 В, а далі після сумісного двохвилинного напилення зі зміщенням подальший процес напилення оксиду Іп-5ип-О до товщини плівки 0,1-0,2 мкм продовжують вже без впливу Зо потенціалу зміщення на підкладці шляхом розпилення мозаїчної мішені Іп-5п при подачі на катод-мішень потенціалу -1,2 КВ протягом (70,5) хв при тиску аргону і повітря у робочому об'ємі напилення відповідно в 3-103 та 4-103 Па, який відрізняється тим, що проводять додаткове очищення діелектричної поверхні від присутніх домішок для посилення сил хімічної взаємодії між атомами оксиду Іп-5и1-О і атомами поверхні при 65-70 "С обробкою її поверхні в одному циклі з обробкою діелектричної підкладки іонами аргону.