O que é uma barreira de difusão?
Uma barreira de difusão é geralmente uma fina camada de material usado para impedir a difusão. A difusão ocorre quando as moléculas se movem de uma área de alta concentração para uma área de baixa concentração, para que um número igual ocorra nas duas áreas. A difusão ocorre independentemente das moléculas estarem no estado gasoso, líquido ou sólido e pode levar à contaminação de um produto por outro.
Uma barreira de difusão geralmente tem apenas micrômetros de espessura e é usada para aumentar o prazo de validade de produtos que contêm metais, diminuindo a corrupção de outros produtos nas proximidades. Esses tipos de barreiras são usados em uma variedade de aplicações comerciais; portanto, barreiras efetivas e baratas são muito procuradas, principalmente pela indústria eletrônica. Embora existam barreiras de difusão de oxigênio e hidrogênio, a maioria das barreiras de difusão são metais.
Uma boa barreira de difusão possui propriedades físicas e químicas que variam dependendo dos componentes metálicos usados para fazer a barreira. Quanto mais fina a barreira de difusão, e quanto mais uniforme o revestimento, mais eficaz é a barreira. Os metais na barreira devem não ser reativos aos materiais ao seu redor, para que eles não se difundam nem corram nos metais que a barreira deveria estar protegendo. Além disso, a barreira de difusão deve poder aderir fortemente ao que está protegendo para fornecer uma barreira segura que impedirá completamente a difusão por qualquer molécula.
Os diferentes materiais usados para fazer barreiras de difusão oferecem vantagens diferentes, e é necessário ter cuidado para otimizar a espessura, a reatividade e a aderência da barreira. Os metais diferem em sua reatividade e aderência, com alguns metais fornecendo um alto grau de não reatividade, mas baixa aderência, ou vice-versa. Algumas barreiras podem ter várias camadas para acomodar a necessidade de metais não reativos e adesivos. Alternativamente, uma combinação de metais, denominada ligas, pode ser usada para formar a barreira. Vários metais têm sido utilizados na criação de barreiras de difusão, incluindo alumínio, cromo, níquel, tungstênio e manganês.
Barreiras de difusão têm sido comumente usadas na fabricação de eletrônicos há décadas. Eles são usados para preservar a integridade da fiação interna de cobre do isolamento de sílica que a cerca. Isso serve para prolongar a vida útil do dispositivo eletrônico, impedindo a falha do circuito que ocorreria se o cobre e a sílica entrassem em contato. Até agora, a tecnologia para criar e depositar barreiras de difusão permitiu aumentar a velocidade dos eletrônicos de consumo; no entanto, novas ligas e técnicas de deposição de barreira estão sendo investigadas para uso em novas gerações de eletrônicos.