Interne Spannung und ihre Messung der PVD-Vakuumbeschichtung
Jun 04, 2018| 1. Was ist der innere Stress?
Wenn ein Objekt aufgrund einer externen Ursache (Spannung, Feuchtigkeit usw.) deformiert wird, interagiert eine innere Kraft miteinander innerhalb des Objekts, um der Wirkung der externen Ursache zu widerstehen, und versucht, das Objekt aus der verformten Position wiederherzustellen die Position vor der Verformung. Die innere Kraft pro Flächeneinheit an einem Punkt des untersuchten Querschnitts wird als Spannung bezeichnet. Die Senkrechte zu dem gleichen Querschnitt wird als positive Spannung oder Normalspannung bezeichnet, und diejenige, die tangential zu dem Querschnitt ist, wird Scherspannung genannt. Die Belastung steigt mit der Zunahme äußerer Kräfte. Für ein bestimmtes Material ist die Zunahme der Spannung begrenzt, und das Material muss oberhalb dieser Grenze zerstört werden. Die Grenze, die Spannung erreichen kann, nennt man die ultimative Spannung des Materials. Der Bruchspannungswert wird durch den mechanischen Test des Materials bestimmt. Reduzieren Sie die gemessene Bruchspannung entsprechend, um die maximale Spannung festzulegen, die das Material sicher ausüben kann. Dies ist die zulässige Spannung. Wenn das Material sicher verwendet werden soll, sollte die Belastung geringer sein als seine Endspannung. Andernfalls wird das Material zerstört.
Es gibt eine Art von Stress, die innere Spannung genannt wird, dh wenn keine äußere Kraft vorhanden ist, die innere Spannung im Objekt. In der PVD-Beschichtung gibt es innere Spannungen, und die innere Spannung ist sehr schädlich, so dass das Ausmaß und der Grad der inneren Spannung in der Produktion beherrscht werden sollten. Die Hauptanwendung von PVD-Beschichtungen ist eine verschleißfeste Schutzfolie, die eine bestimmte Dicke und Lebensdauer erfordert, aber die innere Spannung in der Beschichtung begrenzt die Dicke der Beschichtung. Wenn die elastische Energie pro Einheitsvolumen aufgrund der inneren Spannung die Bruchenergie pro Flächeneinheit übersteigt, wird sich die Beschichtung ablösen, so dass die Dicke der abgeschiedenen Beschichtung begrenzt ist. Im Allgemeinen sind die innere Spannung, der Elastizitätsmodul und die Härte der Beschichtung direkt proportional zueinander. Daher sollte während des Herstellungsprozesses die Beanspruchung der Beschichtung, insbesondere die innere Spannung, durch die Bedingungen der physikalischen Gasphasenabscheidung gesteuert werden. Nach dem Prozess muss die innere Spannung der Beschichtung erfasst werden, um sicherzustellen, dass sie in einem akzeptablen Bereich ist.
2. Die Testmethode der Belastung
Die Stresstestmethoden umfassen hauptsächlich Röntgen- und Elektronenbeugungsmethoden, Probenverformungsanalyseverfahren und optische Interferenzmethoden .
◆ Röntgen- und Elektronenbeugungsmethode
Wenn die Beschichtung unter Spannung steht, wird ihr Kristallgitter verzerrt und die Gitterkonstante wird sich ändern. Daher kann die Variation der Beugungslinienbreite der Gitterkonstante durch Röntgen- und Elektronenbeugungsverfahren gemessen werden, und dann kann die Spannung von Beschichtungen gemäß einer bestimmten Formel berechnet werden.
◆ Probenverformungsanalyse
Ein Ende eines sehr dünnen rechteckigen Glasstücks wird in der Vakuumkammer der Beschichtungsanlage befestigt, und dann wird die Beschichtung auf einer Oberfläche der Folie beschichtet, wobei die Spannung der Beschichtung das freie Ende der Folie verformt. Die Verschiebung des freien Endes des Blattes wird mit einem Tele-Meßmikroskop gemessen, und dann wird die Spannung der Beschichtung entsprechend der mechanischen Formel des Materials berechnet.
◆ Lichtinterferenzmethode
Messen Sie zuerst Interferenzstreifen zwischen der flachen Standardplatte und dem unbeschichteten Substrat mit dem Interferometer. Dann wird die Beschichtung auf das Substrat aufgebracht, und die Substratoberfläche wird aufgrund der Beschichtungsspannung verformt. Dann werden die Interferenzstreifen zwischen der flachen Standardplatte und dem beschichteten Substrat auf dem Interferometer gemessen. Gemäß der Variation des Interferenzstreifens kann die Beschichtungsspannung durch die mechanische Formel des Materials berechnet werden.