Mikä on diffuusioesto?

Diffuusionesto on yleensä ohut materiaalipinnoite, jota käytetään diffuusion estämiseksi. Diffuusio tapahtuu, kun molekyylit siirtyvät korkean pitoisuuden alueelta matalan pitoisuuden alueelle siten, että molemmilla alueilla esiintyy sama määrä. Diffuusio tapahtuu riippumatta siitä, ovatko molekyylit kaasu-, nestemäisiä vai kiinteitä, ja voivat johtaa tuotteen saastumiseen toisella.

Diffuusionesto on yleensä vain mikrometriä ohut, ja sitä käytetään parantamaan metallipitoisten tuotteiden säilyvyyttä hidastamalla niiden korruptiota muista lähellä olevista tuotteista. Tämän tyyppisiä esteitä käytetään monissa kaupallisissa sovelluksissa, joten tehokkaat ja edulliset esteet ovat erittäin haluttuja erityisesti elektroniikkateollisuudessa. Vaikka hapen ja vetykaasun diffuusioesteet ovat olemassa, suurin osa diffuusion esteistä on metalleja.

Hyvällä diffuusioesteellä on fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, jotka vaihtelevat esteen valmistuksessa käytettyjen metalliosien mukaan. Mitä ohuempi diffuusioesto ja mitä tasaisempi pinnoite, sitä tehokkaampi este. Esteen metallien on oltava reagoimattomia sen ympärillä oleviin materiaaleihin, joten ne eivät leviä ja korruptoidu metalleihin, joita esteen on tarkoitus suojata. Lisäksi diffuusion esteen on kyettävä tarttumaan voimakkaasti siihen, mitä se suojaa, jotta saadaan aikaan turvallinen este, joka estää täysin kaikkien molekyylien diffuusion.

Erilaiset materiaalit, joita käytetään diffuusiostojen valmistamiseen, tarjoavat erilaisia ​​etuja, ja on huolehdittava esteen paksuuden, reaktiivisuuden ja tarttuvuuden optimoinnista. Metallit eroavat reaktiivisuudestaan ​​ja tarttuvuudestaan, ja jotkut metallit tarjoavat korkean reaktiivisuuden, mutta heikko tarttuvuus tai päinvastoin. Joissakin esteissä voi olla useita kerroksia, jotta ne vastaavat sekä ei-reaktiivisten että tarttuvien metallien tarpeita. Vaihtoehtoisesti esteen muodostamiseen voidaan käyttää metallien yhdistelmää, jota kutsutaan seoksiksi. Diffuusioesteiden luomisessa on käytetty useita metalleja, kuten alumiinia, kromia, nikkeliä, volframia ja mangaania.

Diffuusioesteitä on käytetty yleisesti elektroniikan valmistuksessa vuosikymmenien ajan. Niitä käytetään sisäisen kuparijohdon eheyden säilyttämiseen sitä ympäröivästä piidioksidieristyksestä. Tämä pidentää elektronisen laitteen käyttöikää estämällä piirivika, joka ilmenee, jos kupari ja piidioksidi joutuvat kosketuksiin. Toistaiseksi diffuusioesteiden luomisen ja tallentamisen tekniikka on mahdollistanut kulutuselektroniikan nopeuden lisäämisen; uusia metalliseoksia ja estekerrostustekniikoita tutkitaan kuitenkin käytettäväksi uuden sukupolven elektroniikassa.