Введение в виды, характеристики и применение физического осаждения из паровой фазы (PVD)

Что такое физическое осаждение из паровой фазы (PVD)?

Физическое осаждение из паровой фазы (PVD) - это технология, использующая физические методы в вакууме для испарения поверхности твердого или жидкого материала в газообразные атомы, молекулы или частично ионизированные ионы и осаждения тонкой пленки с определенной функцией на поверхности подложки посредством процесса с использованием газа низкого давления (или плазмы).

Технология физического осаждения из паровой фазы является перспективной новой технологией производства материалов для осаждения не только пленок металлов и сплавов, но и соединений, керамики, полупроводников и полимерных пленок. Сверхтвердые пленки, полученные с помощью этой технологии, не только сверхтвердые, но и сверхтонкие, устойчивые к высоким температурам, не загрязняющие окружающую среду и практически не выделяющие вредных веществ, которые подходят для выполнения специальных требований, таких как износостойкость, устойчивость к окислению, антикоррозийность и самосмазывание инструментов, деталей и узлов трения.

Типы физического осаждения из паровой фазы

PVD	Преимущества	Недостатки	Приложения
Вакуумное осаждение из паровой фазы	● Простой принцип, простое управление и легкий контроль параметров осаждения ● Высокая чистота пленки для изучения свойств тонких пленок ● Быстрая и эффективная скорость осаждения, одновременное осаждение нескольких паров ● Широкий спектр применимых материалов ● Самая низкая стоимость процесса PVD	Относительно плохая адгезия пленки к подложке и менее чем идеальная повторяемость процесса	Вакуумное осаждение пара используется для нанесения оптических интерференционных покрытий на материалы с высоким и низким коэффициентом преломления, зеркальных покрытий, декоративных покрытий, проникающих барьерных пленок на гибкие упаковочные материалы, проводящих пленок, антикоррозионных покрытий и т.д. При осаждении металлов вакуумное парофазное осаждение иногда называют вакуумной металлизацией.
Осаждение напылением	● Хорошая адгезия пленки к подложке ● Высокая чистота пленки ● Хорошая плотность, отсутствие воздушных карманов ● Подходит для большинства твердых материалов (особенно с высокой температурой плавления) и широкого спектра материалов ● Хорошая управляемость и повторяемость процесса напыления для промышленного производства	● Сложное оборудование и трудный контроль параметров осаждения ● Более низкие скорости осаждения ● Менее направленное осаждение по сравнению с вакуумным осаждением из паровой фазы ● Мишени для напыления обычно более дорогие ● Тщательный контроль состава газа во время напыления для предотвращения отравления мишени	Осаждение распылением широко используется для нанесения тонкопленочной металлизации на полупроводниковые материалы, покрытий на архитектурное стекло, отражающих покрытий на полимеры, магнитных пленок для носителей информации, прозрачных проводящих пленок на стекло и гибкие полотна, смазочных материалов на сухую пленку, износостойких покрытий на инструменты и декоративных покрытий.
Ионное покрытие	● Хорошая адгезия пленки к подложке ● Высокая плотность ● Хорошая устойчивость к износу и коррозии ● Широкий спектр применения материалов	● Существует множество переменных параметров обработки, которые необходимо контролировать ● Часто трудно добиться равномерной ионной бомбардировки поверхности подложки, что приводит к изменению свойств пленки ● Возможный перегрев подложки ● в растущую пленку могут быть включены газы для бомбардировки	Ионное осаждение используется для нанесения твердых покрытий на композитные материалы, адгезионных металлических покрытий, оптических покрытий высокой плотности и конформных покрытий на сложные поверхности. Использование ионного осаждения для нанесения алюминиевых пленок на аэрокосмические компоненты известно как ионно-паровое осаждение.

Вакуумное осаждение из паровой фазы

Вакуумно-испарительное покрытие является наиболее распространенным и широко используемым методом подготовки тонких пленок. Принцип заключается в использовании тепла, предоставляемого извне, для сжижения материала пленки (тонкопленочного материала) в вакууме и последующего его испарения, или испарения непосредственно в газообразное состояние и осаждения на подложку с образованием тонкой пленки. В зависимости от источника тепла, эти методы можно разделить на: нанесение покрытия методом испарения сопротивления, нанесение покрытия электронным лучом (EB), импульсное лазерное осаждение (PLD), нанесение покрытия методом испарения с индукционным нагревом (Induction- heatedevaporation) и т.д.

Осаждение напылением

Это технология нанесения покрытий, при которой ионы (Ar) генерируются газовым разрядом в условиях вакуума и используются положительно заряженные ионы фтора для бомбардировки отрицательно заряженной твердой мишени, в результате чего атомы мишени распыляются и осаждаются на поверхности подложки, образуя тонкую пленку. Вакуумное напыление классифицируется в зависимости от различных устройств напыления: диодное, триодное или квадрупольное напыление, постоянный ток или радиочастотная проволока.Магнетронное напылениеОсновными областями применения являются магнетронное распыление, реакционное распыление, распыление ионным пучком и т.д. Среди них широко используется магнетронное распыление, включая плоскостное магнетронное распыление постоянного тока, столбчатое магнетронное распыление мишени, несимметричное магнетронное распыление, импульсное магнетронное распыление постоянного тока, радиочастотное магнетронное распыление и среднечастотное магнетронное распыление и т.д.

Ионное покрытие

Ионная металлизация - одна из наиболее быстро развивающихся и широко используемых технологий нанесения покрытий. Пленочный материал (тонкопленочный материал) переводится из твердого состояния в газообразное так же, как при испарительной металлизации или напылении, но газообразный пленочный материал участвует в тлеющем разряде с рабочим газом при последующей транспортировке и частично диссоциируется на ионы и электроны, которые осаждаются на отрицательно заряженную подложку с образованием тонкой пленки.Ионное покрытие в основном можно разделить на три основные категории: плазменное ионное покрытие, дуговое осаждение паров и лучевое ионное покрытие.Наиболее характерными особенностями, отличающими ионное покрытие от испарения и напыления, являются: (i) при ионном покрытии атомы испаряемого материала пленки подвергаются процессу диссоциации, и (ii) при ионном покрытии подложка обычно подвергается отрицательному смещению. Покрытия, отвечающие этим двум условиям, в принципе можно отнести к ионному гальванопокрытию.

Общие применения

Сфера применения физического осаждения из паровой фазы (PVD) постоянно расширяется. Тонкие пленки обычно делятся на различные категории:

Цветное PVD-покрытие-Повышение долговечности, красоты и ценности продукции
Высокоэффективные покрытия--тепло/холод/давление/масштаб/коррозионная стойкость, биосовместимость
Алмазоподобный углерод-Максимизация долговечности, снижение трения или улучшение внешнего вида
Альтернативы PVD хромированию Привлекательная, долговечная и безопасная альтернатива твердому хрому
Медное покрытие-Медь может быть использована благодаря своему уникальному внешнему виду и антимикробным свойствам

Бытовые товары:Покрытие пленкой PVD для изменения цвета и долговечности. Краны могут также включать внутренние водомерные клапаны, покрытые пленкой PVD с алмазоподобным углеродным слоем (DLC) для долговечности.

Автомобили:Покрытия PVD позволяют деталям двигателя и трансмиссии служить дольше благодаря снижению трения, повышению эффективности работы, устойчивости к высоким температурам и коррозии. Покрытия для двигателей внутреннего сгорания, компонентов трансмиссии автомобилей ICE/EV и деталей внутренней/внешней отделки.

Медицинское оборудование:Для медицинских изделий требуются свойства, не встречающиеся в подложках, такие как превосходная твердость и прочность, биосовместимость, низкий коэффициент трения и совместимость с чистящими средствами и другими растворителями. Для ортопедических имплантатов, хирургических инструментов, стоматологических имплантатов и т.д.

Мы предлагаем Физическое осаждение из паровой фазы / Услуги по проектированию обработки микро- и наноструктурне стесняйтесь оставлять комментарии.