Τι είναι το φράγμα διάχυσης;

Ένα φράγμα διάχυσης είναι συνήθως μια λεπτή επίστρωση υλικού που χρησιμοποιείται για την πρόληψη της διάχυσης. Η διάχυση συμβαίνει όταν τα μόρια μετακινούνται από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης, έτσι ώστε να εμφανίζεται ίσος αριθμός και στις δύο περιοχές. Η διάχυση συμβαίνει είτε τα μόρια βρίσκονται σε αέρια, υγρή ή στερεή κατάσταση και μπορεί να οδηγήσει στη μόλυνση ενός προϊόντος από ένα άλλο.

Ένα φράγμα διάχυσης είναι συνήθως λεπτό μόνο μικρόμετρα και χρησιμοποιείται για να ενισχύσει τη διάρκεια ζωής των προϊόντων που περιέχουν μέταλλο επιβραδύνοντας τη διαφθορά τους από άλλα προϊόντα που βρίσκονται κοντά. Αυτοί οι τύποι φραγμών χρησιμοποιούνται σε μια ποικιλία εμπορικών εφαρμογών, επομένως τα αποτελεσματικά και φθηνά εμπόδια είναι ιδιαίτερα περιζήτητα, ειδικά από τη βιομηχανία ηλεκτρονικών. Αν και υπάρχουν φράγματα διάχυσης αερίου οξυγόνου και υδρογόνου, η πλειονότητα των φραγμών διάχυσης είναι μέταλλα.

Ένα καλό φράγμα διάχυσης έχει φυσικές και χημικές ιδιότητες που ποικίλλουν ανάλογα με τα μεταλλικά συστατικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του φραγμού. Όσο πιο λεπτό είναι το φράγμα διάχυσης και όσο πιο ομοιόμορφη είναι η επίστρωση, τόσο πιο αποτελεσματικό είναι το φράγμα. Τα μέταλλα στο φράγμα δεν πρέπει να αντιδρούν στα υλικά γύρω του, ώστε να μην διαχέονται και να αλλοιώνουν τα μέταλλα που υποτίθεται ότι προστατεύει το φράγμα. Επιπλέον, το φράγμα διάχυσης πρέπει να μπορεί να προσκολλάται έντονα σε αυτό που προστατεύει για να παρέχει ένα ασφαλές φράγμα που θα αποτρέπει πλήρως τη διάχυση από οποιαδήποτε μόρια.

Τα διαφορετικά υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή φραγμάτων διάχυσης προσφέρουν διαφορετικά πλεονεκτήματα και πρέπει να ληφθεί μέριμνα για τη βελτιστοποίηση του πάχους, της αντιδραστικότητας και της πρόσφυσης του φραγμού. Τα μέταλλα διαφέρουν ως προς την αντιδραστικότητα και την πρόσφυσή τους, με ορισμένα μέταλλα να παρέχουν υψηλό βαθμό μη αντιδραστικότητας αλλά χαμηλή πρόσφυση, ή το αντίστροφο. Ορισμένα φράγματα μπορεί να έχουν πολλαπλά στρώματα για να καλύψουν την ανάγκη τόσο για μη αντιδραστικά όσο και για συγκολλητικά μέταλλα. Εναλλακτικά, ένας συνδυασμός μετάλλων, που ονομάζονται κράματα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να σχηματιστεί το φράγμα. Διάφορα μέταλλα έχουν χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία φραγμών διάχυσης, όπως αλουμίνιο, χρώμιο, νικέλιο, βολφράμιο και μαγγάνιο.

Τα εμπόδια διάχυσης χρησιμοποιούνται συνήθως στην κατασκευή ηλεκτρονικών για δεκαετίες. Χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση της ακεραιότητας της εσωτερικής χάλκινης καλωδίωσης από τη μόνωση πυριτίου που την περιβάλλει. Αυτό χρησιμεύει στην παράταση της διάρκειας ζωής της ηλεκτρονικής συσκευής αποτρέποντας την αστοχία του κυκλώματος που θα προέκυπτε εάν ο χαλκός και το πυρίτιο έρθουν σε επαφή. Μέχρι στιγμής, η τεχνολογία για τη δημιουργία και την απόθεση φραγμών διάχυσης επέτρεψε την αυξημένη ταχύτητα των ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης. Ωστόσο, νέα κράματα και τεχνικές εναπόθεσης φραγμού διερευνώνται για χρήση σε νέες γενιές ηλεκτρονικών.