Kaj je difuzijska ovira?

Difuzijska pregrada je običajno tanek premaz materiala, ki se uporablja za preprečevanje difuzije. Difuzija se pojavi, ko se molekule premaknejo iz območja z visoko koncentracijo v območje z nizko koncentracijo, tako da se na obeh območjih pojavi enako število. Difuzija se zgodi ne glede na to, ali so molekule v plinastem, tekočem ali trdnem stanju, in lahko povzroči kontaminacijo enega produkta z drugim.

Difuzijska pregrada je običajno tanka le mikrometrov in se uporablja za podaljšanje roka uporabnosti izdelkov, ki vsebujejo kovine, tako da upočasni njihovo kvarjenje iz drugih izdelkov v bližini. Te vrste ovir se uporabljajo v različnih komercialnih aplikacijah, zato so učinkovite in poceni ovire zelo iskane, zlasti v elektronski industriji. Čeprav obstajajo difuzijske ovire za kisik in vodik, je večina difuzijskih ovir kovine.

Dobra difuzijska pregrada ima fizikalne in kemijske lastnosti, ki se razlikujejo glede na kovinske komponente, uporabljene za izdelavo pregrade. Čim tanjša je difuzijska pregrada in bolj enakomeren je premaz, tem učinkovitejša je pregrada. Kovine v pregradi morajo biti nereaktivne na materiale okoli nje, tako da ne razpršijo in ne pokvarijo kovin, ki naj bi jih ščitila pregrada. Poleg tega mora biti difuzijska pregrada sposobna močno oprijeti tistega, kar ščiti, da zagotovi varno pregrado, ki bo popolnoma preprečila difuzijo kakršnih koli molekul.

Različni materiali, ki se uporabljajo za izdelavo difuzijskih pregrad, ponujajo različne prednosti, zato je treba paziti na optimizacijo debeline, reaktivnosti in oprijema pregrade. Kovine se razlikujejo po svoji reaktivnosti in oprijemljivosti, pri čemer nekatere kovine zagotavljajo visoko stopnjo nereaktivnosti, vendar nizko adhezijo ali obratno. Nekatere pregrade imajo lahko več plasti, da zadovoljijo potrebo po nereaktivnih in lepljivih kovinah. Druga možnost je, da se za tvorbo pregrade uporabi kombinacija kovin, imenovanih zlitine. Pri izdelavi difuzijskih ovir so bile uporabljene številne kovine, vključno z aluminijem, kromom, nikljem, volframom in manganom.

Difuzijske pregrade se že desetletja pogosto uporabljajo v proizvodnji elektronike. Uporabljajo se za ohranjanje celovitosti notranje bakrene napeljave iz silicijeve izolacije, ki jo obdaja. To služi podaljšanju življenjske dobe elektronske naprave s preprečevanjem okvare vezja, ki bi nastala, če bi prišla v stik baker in silicijev dioksid. Doslej je tehnologija za ustvarjanje in odlaganje difuzijskih ovir omogočala povečano hitrost potrošniške elektronike; vendar se preučujejo nove zlitine in tehnike nanašanja pregrad za uporabo v novih generacijah elektronike.