Вакуумное напыление (PVD)

Технология вакуумного напыления нашла свое применение практически во всех отраслях промышленности. Любое предприятие, производящее продукцию, которую планируется эксплуатировать продолжительное время, оснащается оборудованием для вакуумного напыления.

Общее описание технологии

Вакуумное напыление подразумевает создание направленного потока частиц напыляемого вещества (атомов, молекул или кластеров) в вакуумной среде в виде конденсата, и последующее его осаждение на обрабатываемой поверхности.

Напыление создается физическим (PVD) или химическим (CVD) способом. Физический способ осаждения конденсата протекает без химических реакций. Существует несколько методик:

• катодное напыление;
• резистивное термическое испарение;
• магнетронное распыление;
• ионно-плазменное;
• электронно-лучевое испарение и другие.

В рамках каждой методики процессы могут проходить в среде реакционного газа, с дополнительной ионизацией, напряжением смещения или без перечисленных условий. В качестве напыляемого материала выступают металлы (титан, алюминий, медь, никель хром и пр.), их сплавы (NiCr, CrNiSi,Ti02, Al203 и др.), химические соединения (оксиды, карбиды и т.д.), керметы, сложносоставные стекла.

Процесс происходит в вакуумной камере и делится на несколько стадий:

1. Смена конденсированной фазы вещества на газовую.
2. Создание потока частиц вещества по направлению к поверхности объекта.
3. Осаждение частиц на поверхность.
4. Формирование тонкопленочного покрытия.

Особенности метода магнетронного распыления

Главная особенность процесса магнетронного распыления – высокое давление газа в камере в сравнении с методами испарения. Высокоэнергетические частицы, движущиеся в плазме, сталкиваются и отделяют от поверхности материала мишени атомы, которые затем конденсируются в виде пленки на подложке.

Преимущества методики:

• Высокая адгезия пленочного покрытия.
• Состав пленочного покрытия по составу идентичен материалу мишени.
• Высокая скорость напыления

Метод резистивно-термического испарения

Методика основана на использовании электрической энергии для нагрева материала мишени до уровня температуры, при которой атомы вещества испаряются с поверхности. Ее особенность – прохождение процесса в высоком вакууме (до 10-8 Па), что гарантирует короткий свободный пробег атомов, и в результате – более чистую пленку.

Преимущества методики:

• Широкий спектр наносимых материалов, включая органические и неорганические полимеры, металлы.
• Прочная и чистая пленка.
• Высокий КПД.

Метод электронно-лучевого испарения

Методика основана на работе с электронным лучом, который превосходит все источники энергии по энергетической мощности, простоте управления, локальности нагрева, исключая только лазерный луч. При этом в сравнении с лазерным, электронный луч может иметь любую форму.

Процесс происходит следующим образом: с катода отделяются свободные электроны и собираются в пучок под воздействием магнитных и электростатических полей. Пучок электронов с помощью линз подводится к тиглю с материалом мишени, бомбардирует поверхность, нагревает ее и заставляет материал испаряться. Затем происходит осаждение испаряемого вещества на подложку.

Преимущества методики:

• Возможность нанесения тугоплавких материалов или диэлектриков.
• Высокая скорость роста пленки и ее большая толщина.
• Высокая чистота и однородность пленки.

Особенности ионно-плазменного напыления

Вакуумное ионно-плазменное напыление в основном служит для создания защитных и токопроводящих покрытий. Подложка может быть металлической, в том числе из сплавов, полимерной, из композиционных материалов. В качестве материала для пленки используются любые токопроводящие материалы, допускающие разогрев вакуумной дугой и стойкие к сублимации в вакууме, включая сплавы, твердые растворы, интерметаллиды и пр.

Металлизация методом вакуумного ионного-плазменного напыления основывается на нагреве материала мишени до точки кипения и последующем осаждении его частиц на подложке. В камере создается низкое давление, на катод подается ток, катод нагревается и создается термоэлектронная эмиссия. Затем в камеру поступает инертный газ, способствующий возникновению напряжения между анодом и катодом, соответственно, образуется плазменный заряд. Эмитирующие с катода ионы испаряют с мишени материал, который затем осаживается на подложке.

Преимущества методики:

• Равномерное покрытие.
• Высокая адгезия.
• Возможность создания пленки из тугоплавких и неплавящихся материалов.
• Высокая чистота покрытия.

На Рынке РФ наша компания предлагает оборудование и установки канадской фирмы Angstrom Engineering Inc. где можно реализовать все из указанных выше процессов.