O que é usinagem de feixe de íons? - Trabalho e aplicação

O que é usinagem de feixe de íons?

A usinagem por feixe de íons (IBM) é uma importante tecnologia de fabricação não convencional usada na micro/nanofabricação, usando um fluxo de íons acelerados por meios elétricos em uma câmara de vácuo para remover, adicionar ou modificar os átomos na superfície do objeto.

Na IBM, um fluxo de átomos carregados (íons) de gás inerte, como o argônio, é acelerado no vácuo por altas energias e direcionado para uma peça sólida. O feixe remove átomos da peça de trabalho transferindo energia e momento para átomos na superfície do objeto.

Quando um átomo atinge um aglomerado de átomos na peça de trabalho, ele desaloja entre 0,1 e 10 átomos do material da peça. A IBM permite a usinagem precisa de praticamente qualquer material e é usada na indústria de semicondutores e na fabricação de lentes asféricas.

A técnica também é usada para texturizar superfícies para melhorar a ligação, para produzir superfícies atomicamente limpas em dispositivos como espelhos de laser e para modificar a espessura de filmes finos e membranas.

Trabalho de usinagem de feixe de íons

A usinagem por feixe de íons (IBM) é um processo de usinagem de bits atômicos, que é usado para usinar um produto com alta resolução da ordem de 0,1 μm. Íons de gases inertes como o argônio com alta energia cinemática da ordem de 10 KeV são usados ​​para bombardear e ejetar átomos da superfície da peça por colisão elástica.

Ao contrário das tecnologias de máquinas-ferramenta de corte, retificação e lapidação, a IBM não possui superfície de referência inerente; máscara de padronização atua como uma referência. A IBM pode ser usada como microusinagem com um feixe de micro-íons de 1–2 μm de diâmetro junto com uma máquina-ferramenta de controle de posição de alta precisão.

A IBM também pode ser utilizada para aforização de lentes, afiação de facas e ferramentas de corte de microtons de diamante, gravação de padrões IC, etc. O custo de uma máquina IBM é muito alto, o que aumenta o custo de usinagem e torna o processo antieconômico.

Precisão de usinagem de feixe de íons

As taxas práticas de decapagem variam até 2000 A (2 x 10-4 mm) por min. A precisão do processo de gravação é consideravelmente alta, principalmente devido à pequena quantidade de remoção de material. Tolerâncias próximas a + 50 Å (+ 5 x 10 mm) são possíveis.

Aplicações de usinagem de feixe de íons

É aplicado principalmente em micro-usinagem (gravura) de componentes eletrônicos como peças de computador, figurando superfícies ópticas e para a fabricação de precisão de fieiras finas em materiais refratários. Os materiais típicos que podem ser gravados incluem vidro, alumina, quartzo, cristais, sílica, ágatas, porcelana, cermet. e numerosos metais e óxidos.

Vantagens da usinagem de feixe de íons

Ion-beam tem muitas vantagens que incluem:

• O processo é quase universal.
• Não são necessários reagentes químicos ou compostos de gravação.
• Não há subcotação como em outro processo de ataque químico.
• As taxas de gravação são facilmente controladas.

Desvantagens da usinagem de feixe de íons

No entanto, o processo tem muitas desvantagens que são as seguintes:

• É relativamente caro.
• As taxas de gravação são lentas.
• Embora praticamente nenhum calor seja gerado, há pouca possibilidade de algum dano térmico ou de radiação.