Wat is een diffusiebarrière?
Een diffusiebarrière is meestal een dunne laag materiaal die wordt gebruikt om diffusie te voorkomen. Diffusie treedt op wanneer moleculen van een gebied met hoge concentratie naar een gebied met lage concentratie bewegen, zodat een gelijk aantal in beide gebieden optreedt. Diffusie vindt plaats of de moleculen zich in een gas-, vloeistof- of vaste toestand bevinden en kunnen leiden tot besmetting van het ene product door een ander.
Een diffusiebarrière is meestal slechts micrometer dun en wordt gebruikt om de houdbaarheid van producten die metaal bevatten te verbeteren door de corruptie van andere producten in de buurt te vertragen. Dit soort barrières wordt gebruikt in verschillende commerciële toepassingen, dus effectieve en goedkope barrières zijn zeer gewild, vooral door de elektronische industrie. Hoewel diffusiebarrières voor zuurstof en waterstof bestaan, zijn de meeste diffusiebarrières metalen.
Een goede diffusiebarrière heeft fysische en chemische eigenschappen die variëren afhankelijk van de metalen componenten die worden gebruikt om de barrière te maken. Hoe dunner de diffusiebarrière en hoe uniformer de coating, hoe effectiever de barrière. De metalen in de barrière moeten niet-reactief zijn ten opzichte van de materialen eromheen, zodat ze niet diffunderen in en de metalen beschadigen die de barrière zou moeten beschermen. Bovendien moet de diffusiebarrière sterk kunnen hechten aan wat hij beschermt om een veilige barrière te bieden die diffusie door moleculen volledig zal voorkomen.
De verschillende materialen die worden gebruikt om diffusiebarrières te maken, bieden verschillende voordelen en er moet voor worden gezorgd dat de dikte, reactiviteit en hechting van de barrière worden geoptimaliseerd. Metalen verschillen in hun reactiviteit en hechting, waarbij sommige metalen een hoge mate van niet-reactiviteit maar een lage hechting bieden, of vice versa. Sommige barrières kunnen meerdere lagen hebben om tegemoet te komen aan de behoefte aan zowel niet-reactieve als hechtende metalen. Als alternatief kan een combinatie van metalen, legeringen genoemd, worden gebruikt om de barrière te vormen. Een aantal metalen is gebruikt bij het creëren van diffusiebarrières, waaronder aluminium, chroom, nikkel, wolfraam en mangaan.
Diffusiebarrières worden al tientallen jaren algemeen gebruikt bij de productie van elektronica. Ze worden gebruikt om de integriteit van interne koperen bedrading van de omringende silica-isolatie te behouden. Dit dient om de levensduur van het elektronische apparaat te verlengen door circuitstoring te voorkomen die zou optreden als koper en silicium in contact zouden komen. Tot nu toe heeft de technologie voor het creëren en plaatsen van diffusiebarrières gezorgd voor een verhoogde snelheid van consumentenelektronica; nieuwe legeringen en barrière-afzettingstechnieken worden echter onderzocht voor gebruik in nieuwe generaties elektronica.