Nociones de PVD

PVD = Physical Vapour Deposition (deposición física de vapor).

 

  • Una breve historia:

Después de años de investigación sobre los procesos, especialmente en Rusia y Alemania, la ingeniería de superficies se ha desarrollado e industrializado fuertemente desde los años 80.

Actualmente el PVD se aplica en diferentes ramas industriales, como la de semiconductores, óptica, vidrio, herramientas de corte y aplicaciones decorativas. Los avances más recientes son los recubrimientos tribológicos y células solares.

 

Chromium pvd target with copper ring cr  Titanium aluminium PVD target ti al  Aluminium titanium silicon PVD target al ti si

Target de cromo (Cr)                                          Target de titanio y aluminio (TiAl)         Target de aluminio, titanio y silicio (AlTiSi)

 

  • PRINCIPIO BÁSICO:

Reúne todas las técnicas de deposición al vacío que permiten la transferencia de materia en estado atómico.

Permite un recubrimiento fino: desde unos pocos nanómetros hasta unos 10 micrómetros de espesor.

 

  • LOS PROCESOS DE PVD:
    • Pulverización con magnetrón:
  1. Alto vacío → introducción de gas neutro (Argón o Nitrógeno).
  2. Gas ionizado (Ar+) → Los iones impactan los objetivos que tienen carga negativa.
  3. Átomos extraidos → se depositan en el sustrato.

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

Target Carburo de Tungsteno (WC)                     Target Silicio Aluminio (SiAl)                        Target Aluminio Cromo (AlCr)

 

    • Evaporación por arco catódico:
  1. Alto vacío → introducción de un gas neutro (Argón o Nitrógeno)
  2. Arco eléctrico iniciado en la superficie del objetivo.
  3. El flujo de electrones golpea el cátodo.
  4. Calentamiento localizado → evaporación del material que recubre el sustrato.

Cathodic arc evaporation

 

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

Objetivo de aluminio y titanio (AlTi)                          Objetivo de titanio (Ti)                                   Objetivo de cromo (Cr)

 

    • Evaporación por efecto Joule o evaporación por haz de electrones:
  1. Material en forma de gránulos o hilos, cargados en un crisol.
  2. Alto vacío
  3. El crisol se calienta mediante una resistencia o el material del interior se golpea con un cañón de electrones.
  4. Evaporación y siguiente condensación sobre el sustrato.

Ebeam

 

Ceramic insulator alumina boron nitride mica  Graphite target  Ceramic cap

Aislador de alúmina (Al2O3)                                       Objetivo de grafito (C)                                       Tapa de cerámica