Funktion von PVD

PVD = Physical Vapour Deposition

 

  • EINE KURZE HISTORIE :

Nach vielen Jahren der Verfahrensforschung, insbesondere in Russland und Deutschland, wurde die Oberflächentechnik seit den 80er Jahren entwickelt und industrialisiert.

PVD wird heute in verschiedenen Industriezweigen wie Halbleitern, Optik, Glas, Schneidwerkzeugen und dekorativen Anwendungen eingesetzt. Tribologische Beschichtungen und Solarzellen sind die jüngsten Entwicklungen.

 

pvd target bonded onto backing plate cup  Titanium aluminium PVD target ti al  Aluminium titanium silicon PVD target al ti si

Chromium target (Cr)                                            Titanium Aluminium target (TiAl)         Aluminium Titanium Silicon target (AlTiSi)

 

 

  • GRUNDPRINZIP:

PVD sind alle Verfahren, die den Transfer von Material auf atomarer Ebene unter Vakuum ermöglichen.

Es entsteht ein dünner Film von wenigen Nanometern bis etwa 10 Mikrometer Dicke.

 

  • Die PVD-Verfahren  :
    • Magnetron sputtern :
  1. Hochvakuum → Einleitung von neutralem Gas (Argon oder Stickstoff)
  2. Ionisiertes Gas (Ar+) → Die Ionen schlagen auf das negativ geladene Target ein
  3. Gerissene Atome → sie beschichten das Substrat

a schematic of the DC magnetron sputtering process

PVD target tungsten carbide WC Pvd target silicon aluminium titanium oxide si al tio PVD target aluminium chromium ALCr

Tungsten Carbide target (WC)                            Silicon Aluminium target (SiAl)                 Aluminium Chromium target (AlCr)

 

    • Verdampfung durch kathodischen Lichtbogen :
  1. Hochvakuum → Einführung eines neutralen Gases (Argon oder Stickstoff)
  2. Elektrischer Lichtbogen wird auf dem Target gezündet
  3. Der Elektronenstrom trifft auf die Kathode
  4. Gezielte Erwärmung → Verdampfung des Materials, das das Substrat beschichtet

Cathodic arc evaporation

 

Aluminium Titanium pvd target Al Ti Titanium-pvd-target-Ti PVD target chrome Cr

Aluminium Titanium target (AlTi)                                           Titanium target (Ti)                                             Chromium target (Cr)

 

    • Joule- und Elektronenstrahlverdampfung :
  1. Das Material hat die Form von Granulat oder Drähten und wird in einen Tiegel geladen.
  2. Hochvakuum
  3. Tiegel wird durch einen Widerstand erhitzt oder das Material wird mit einer Elektronenkanone beschossen
  4. Verdampfung und anschließende Kondensation auf dem Substrat

Ebeam

 

Ceramic insulator alumina boron nitride mica Graphite target Ceramic cap

Alumina insulator (Al2O3)                                                 Graphite target (C)                                           Ceramic cap