PVDおよびCVD真空コーティング技術とシステム

- Jan 04, 2019-

PVDおよびCVD真空コーティング技術とシステム

IKS PVDは表面処理プロジェクトに適したPVD真空コーティング機を提供します。

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真空コーティングは真空応用分野の重要な側面であり、それは真空技術、物理的または化学的方法の使用、および電子ビーム、分子ビーム、イオンビーム、イオンビーム、無線周波数および磁気制御とシリーズの吸収に基づいています新しい技術、科学的研究およびフィルム製造の実際的な生産は新しいプロセスを提供するために。 簡単に言えば、金属、合金、または化合物を真空中で気化またはスパッタリングして、それを固化してコーティングされた物体(基板、基板またはマトリックスと呼ばれる)上に堆積させる方法は、真空コーティングと呼ばれる。

 

すべての人に知られているように、いくつかの材料の表面では、薄膜のコーティングがある限り、その材料は多くの新しい、優れた物理的および化学的性質を有することができる。 1970年代には、物体の表面にコーティングする主な方法は電気メッキと無電解メッキでした。 前者は他の電極基材表面として電気、電解質電解、電解イオンプレーティングによるものであるので、この被覆の条件は、基材が良好な電気伝導体でなければならず、そしてフィルムの厚さを制御するのが困難である。 後者は化学的還元法を使用することであり、膜材料の溶液に調製しなければならず、そして迅速に還元反応に参加することができる、このコーティング法はフィルム結合強度が乏しいだけでなく、そしてコーティングは均一でも制御も容易ではない。しかし、大量の廃液も出し、深刻な汚染を引き起こします。 そのため、これら2種類の塗布方法は湿式塗布法と呼ばれ、大きく制限されている。

真空コーティングは、通常ドライコーティング技術と呼ばれる湿式コーティング法に対して開発された新しい種類のコーティング技術である。

 

分類する

 

真空コーティング技術は、一般に、物理蒸着(PVD)技術と化学蒸着(CVD)技術の2つのカテゴリーに分けられる。

 

物理蒸着技術とは、メッキ材料を原子、分子に蒸発させる、またはイオン化してイオンにし、それらを真空条件下で様々な物理的方法によって基板の表面に直接堆積させる方法を指す。 ほとんどの硬質反応膜は、物理的蒸着法によって調製されます。これは、イオン衝撃下での物質の熱蒸着や物質表面への原子のスパッタリングなどの物理的プロセスを利用して、原料から原子への制御可能な原子移動を実現します。薄膜です。 物理蒸着技術は、良好なフィルム/ベース接着、均一で緻密なフィルム、良好な膜厚制御性、広範囲のターゲット材料の適用、広いスパッタリング範囲、堆積可能な厚膜、安定した合金フィルム組成および良好な再現性という利点を有する。 同時に、その処理温度による物理的蒸着技術は500 以下に制御 することができ、高速度鋼および超硬クラスのフィルムカッターの最終処理プロセスとして使用することができます。 物理蒸着プロセスは切削工具の切削性能を大幅に向上させることができるので、人々は同時に高性能および高信頼性装置を開発することだけでなく、特に高速用途におけるその応用分野の拡大についても競争している。より詳細な研究における鋼、超硬合金およびセラミック工具。

 

化学気相成長技術は、主に大気圧化学を含む金属または化合物フィルムを製造するマトリックス法において、化学反応の表面上の気相または基板の助けを借りて、膜要素または化合物供給ベースを含む元素ガスである。蒸着法、低圧化学蒸着法、CVD法、PVDプラズマ化学蒸着法などの特長を兼ね備えています。

 

特性

 

湿式コーティング技術と比較して、真空コーティング技術は以下の利点を有する。

 

(1)フィルムやマトリックス材料の幅広い選択、フィルムの厚さは様々な機能を持つ機能性フィルムを作成するために制御することができます。

(2)真空条件下での薄膜の製造、環境がきれいで、膜が汚染されにくいので、良好な密度、高純度および均一な被覆を有する膜を得ることができる。

(3)フィルムはマトリックスとの良好な接着強度を有しそして堅い。

(4)ドライコーティングは廃液も環境汚染も発生させない。

 

真空コーティング技術は、主に、真空蒸着メッキ、真空スパッタリングメッキ、真空イオンメッキ、真空ビーム蒸着、化学蒸着および他の方法を含む。 化学蒸着に加えて、他の方法は以下の共通の特徴を有する。

(1)あらゆる種類のコーティング技術は、フィルム材料の加熱蒸発またはスパッタリングプロセスで形成される蒸気分子の移動が多数の衝突、ブロッキングおよび干渉によって影響されないことを確実にするために特定の真空環境を必要とする。大気中のガス分子、および大気中の不純物の悪影響が排除されます。

 

(2)様々なコーティング技術は、蒸発するフィルム形成材料をガスに変換するための蒸発源またはターゲットを必要とする。 ソースまたはターゲットの継続的な改善により、フィルム製造材料の選択範囲は大幅に拡大しました。 金属、金属合金、金属間化合物、セラミック、有機物を問わず、あらゆる種類の金属膜、誘電体膜を水蒸気めっきすることができ、異なる材料を同時に水蒸気めっきすることにより多層膜を得ることができる。

 

(3)被めっき物を成膜する工程において、蒸着材料やスパッタ成膜材料の膜厚を正確に測定し制御することができ、膜厚の均一性を確保することができる。

(4)各フィルムは正確に微調整バルブを介してコーティングチャンバー内の残留ガスの組成と質量分率を制御することができ、蒸発材料の酸化を防ぎ、酸素の質量分率を最小限に減らしますが、満たすこともできます湿式コーティングでは不可能な不活性ガスなどで

 

(5)コーティング装置の継続的な改善により、コーティングプロセスは継続的に達成することができ、したがって製品の生産量を大幅に向上させることができ、環境汚染の生産プロセスにおいて。

(6)フィルムが真空状態で作られるので、フィルムはそれ以上の処理なしに高純度、良好な緻密性および明るい表面を有し、それはフィルムの機械的および化学的性質を電気メッキフィルムおよび化学フィルムよりも良好にする。

 

一般的な方法

 

真空コーティング法は多数あります。

(1)真空蒸着:被覆されるべき基材を洗浄しそして被覆室に入れる。 排気後、膜材料を高温に加熱して蒸気を約13.3Paに到達させ、蒸気分子を基板の表面に飛ばして凝固させてフィルムを形成する。

(2)カソードスパッタリング:カソードの反対側に必要なコーティング基板を置き、アルゴンなどの不活性ガスにアクセスする)屋内に設置し、圧力を約1.33〜13.3Paに保ち、カソードを2000 V DC電源に接続するそして、グロー放電を促進し、正電荷を帯びたアルゴンイオン衝突陰極、その注入原子を作り、膜による原子からのスパッタリングが基板への不活性雰囲気上で形成される。

(3)化学気相成長法:選択された金属化合物または有機化合物の熱分解によって薄膜を堆積するプロセス。

(4)イオンプレーティング:実際には、イオンプレーティングは真空蒸着と陰極スパッタリングの有機的な組み合わせであり、両方の技術的特徴を持っています。

 

システム構成

 

1.真空チャンバー

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コーティング装置は、主に2種類の連続コーティング生産ラインとシングルチャンバーコーティング機、ステンレス鋼材製造、アルゴンアーク溶接、表面化学研磨処理、真空チャンバー部品溶接フランジインターフェースの様々な仕様があります。

 

真空取得部

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真空の取得は真空技術の重要な部分です。 真空の獲得は真空装置ではなく、方法は達成することができ、機械的ポンプ、ルーツポンプ、分子ポンプシステムのようないくつかのポンプの組み合わせでなければならない。

 

真空測定部

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真空システムの真空測定部は、真空室内の圧力を測定することです。 真空ポンプのように、真空範囲全体を測定できる真空計はありません。そのため、さまざまな原理や要件に応じてさまざまな種類の真空計を製造しています。 熱電対計、電離計、ピラニ計など。

 

4.電源部

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ターゲット電源は主にDC電源を含み、電源、パルス電源、RF電源(RF)、一般的な電源メーカーはAE、ADL、ホットリンガーなどを持っています。

 

プロセスガス投入システム

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アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、窒素(N 2)、アセチレン(C 2 H 2)、メタン(CH 4)、水素(H 2)、酸素(O 2)などのプロセスガスは、一般にシリンダによって供給される。ガス減圧バルブ、ガスグローブバルブ、パイプライン、ガス流量計、電磁バルブ、ピエゾバルブを経て真空チャンバーに入ります。 このガス入力システムの利点は、パイプラインがシンプルで明るく、修理やシリンダーの交換が簡単なことです。 各塗装機は互いに影響を及ぼしません。 複数の塗装機が1組のシリンダーを共有する場合もあります。これは、一部の大規模塗装工場で見られることがあります。 その利点は、適量、統一された計画、統一されたレイアウトを占めるようにガスボンベを減らすことです。 欠点は、接続数が多いと空気が漏れる可能性があることです。 そして、それぞれの塗装機は互いに干渉し合うため、塗装機のパイプの漏れは、他の塗装機製品の品質に影響を与える可能性があります。 また、ガスボンベを交換するときは、すべての機械がガス以外の状態にあることを確認する必要があります。

 

6.メカニカルトランスミッション部

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コーティングはコーティングの周囲に均一な厚さを必要とするので、要件を満たすためにコーティングプロセスにおいて3回転がなければならない。 すなわち、大型ワークテーブルを回転させる必要がある場合(I)、小型ワークベアリングテーブルも回転し(II)、ワーク自体も同時に回転することができる(III)。 機械設計では、それは一般的に大きな駆動歯車のための大きな工作物ターンテーブルの底部の中心にあり、それと噛み合っているいくつかの小さな星形歯車に囲まれています。ワークの回転

 

7.加熱および温度測定部品

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コーティング装置は一般に、ヒーター、熱電対測定および制御温度の異なる位置を有する。 ただし、熱電対のクランプ位置はワークピースの位置とは異なるため、温度の読み値はワークピースの実際の温度にはなりません。 ワークピースの実際の温度を測定するには、さまざまな方法があります。ワークピースに高温試験紙または熱電対計を取り付けることができます。

 

8.イオン蒸発源とスパッタリング源

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マルチアークメッキの蒸発源は、一般にラウンドケーキターゲットとして知られている円形ケーキであるが、長方形のマルチアークターゲットでもある。 ターゲットシートには磁石が付いています。 磁石を前後に動かすことにより、磁場強度を変化させることができ、アークスポットの移動速度および軌道を調整することができる。 ターゲットおよびターゲットシートの温度を下げるためには、ターゲットシートに冷却水を連続的に供給しなければならない。 ターゲットとターゲットシートとの間の高い伝導率および熱伝導率を確実にするために、ターゲットとターゲットシートとの間にスズガスケットを追加することができる。 マグネトロンスパッタリングフィルムは、一般に、長方形または円筒形のスパッタリングカソードを使用する。

 

9.水冷システム

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一般的に冷水塔、製氷機、ウォーターポンプなどで

 

10.産業用制御システム

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