Fysisk dampaflejring

Fysisk dampaflejring (PVD) er en avanceret teknologi, der bruger fysiske midler til at fordampe materialer til atomer, molekyler eller ioner i et vakuummiljø og aflejre dem på overfladen af et substrat for at danne en tynd film.

Den ultimative guide til fysisk dampaflejring

Inden for moderne materialevidenskab og overfladeteknik indtager fysisk dampaflejringsteknologi (PVD) en central plads. Fra elektroniske produkter og præcisionsoptiske instrumenter til nøglekomponenter inden for avancerede områder som luftfart, er PVD-teknologi overalt. Den kan aflejre et lag tyndfilm med særlige funktioner på materialets overflade. Disse film kan ikke kun forbedre materialets fysiske egenskaber, såsom slidstyrke, korrosionsbestandighed og ledningsevne, men også give materialet unikke optiske, elektriske og magnetiske egenskaber, hvilket i høj grad udvider materialets anvendelsesområde. Med den hurtige udvikling af videnskab og teknologi bliver kravene til materialets ydeevne stadig strengere. PVD-teknologien er også i konstant innovation og udvikling og yder stærk teknisk support for at imødekomme behovene i forskellige industrier.

Brief History

Oprindelsen af fysisk dampaflejringsteknologi kan spores tilbage til begyndelsen af det 20. århundrede. På det tidspunkt havde det nogle indledende anvendelser, men på grund af tekniske forhold udviklede det sig langsomt. Den virkelig hurtige udvikling begyndte i de sidste 30 år. Med de kontinuerlige fremskridt inden for vakuumteknologi, plasmateknologi og materialevidenskab er PVD-teknologien gradvist modnet og har fundet bred anvendelse på mange områder.

I 1960'erne blev ionbelægningsteknologi foreslået af DMMattox, hvilket lagde et vigtigt fundament for udviklingen af PVD-teknologi. Derefter, i 1970'erne, introducerede Bunshah og Juntz reaktiv fordampning af ionplettering (AREIP), med succes aflejret superhårde film såsom TiN og TiC. Disse superhårde film har ekstremt høj hårdhed og slidstyrke, hvilket i høj grad udvider anvendelsen af PVD-teknologi inden for industrien, såsom værktøjsbelægning. Samtidig udviklede og perfektionerede Moley og Smith hule varmkatode-ionbelægning, og i 1973 udviklede de radiofrekvens-ionbelægning (RFIP), hvilket yderligere berigede midlerne og anvendelsesområdet for PVD-teknologi.

I 1980'erne kom magnetronsputtering-ionbelægning (MSIP) og multi-arc-ionbelægning (MAIP) frem efter hinanden. Magnetronsputtering-ionbelægning kombinerer fordelene ved magnetronsputtering og ionbelægning og forbedrer aflejringshastigheden og filmkvaliteten. Multi-arc-ionbelægning er opstået inden for overfladebehandling med sin høje ioniseringshastighed og høje aflejringshastighed og anvendes i vid udstrækning til fremstilling af overfladebelægninger til forme, mekaniske dele osv.

Siden starten af 1990'erne er PVD-teknologi blevet mere og mere udbredt i urindustrien, især i overfladebehandlingen af eksklusive urmetaldele. Dens udsøgte belægningseffekt og gode slidstyrke tilføjer ure en unik charme og værdi. Med den fortsatte innovation af PVD-teknologi er der opstået en række avancerede teknologier, herunder multi-arc ion-belægning og magnetron-sputtering-kompatibel teknologi, store rektangulære lange bue-mål og sputtering mål, ubalancerede magnetron-sputteringsmål, dobbeltmål, strimmelskumsviklingsbelægning med multibue-aflejring, strimmelfiberstofviklingsbelægning osv. Det anvendte belægningsudstyr udvikler sig også mod fuld computerautomatisering og storskala industriel skala. Dette gør det til en uundværlig rolle inden for mange områder såsom luftfart, elektronik, optik, maskiner, byggeri, let industri, metallurgi osv.

PVD-arbejdsprincip

Fysisk dampaflejring (PVD) refererer til teknologien med at fordampe overfladen af en materialekilde (fast eller flydende) til gasformige atomer, molekyler eller delvist ioniseret til ioner under vakuumforhold ved hjælp af fysiske metoder, og aflejre en tynd film med visse særlige funktioner på substratets overflade ved hjælp af lavtryksgas (eller plasma). Dets grundlæggende princip kan opdeles i tre nøgletrin:

Fordampning

Belægningsmaterialet fordampes, sublimeres eller forstøves ved opvarmning, forstøvning, lysbuedannelse osv. for at danne en fordampningskilde for belægningsmaterialet. For eksempel opvarmes det faste belægningsmateriale i vakuumfordampningsbelægning til fordampningstemperaturen ved modstandsopvarmning, elektronstråleopvarmning osv., så det omdannes til gasformige atomer eller molekyler; i forstøvningsbelægning bruges højenergiioner til at bombardere målmaterialet, så atomerne på dets overflade får nok energi til at undslippe og danne gasformige atomer eller molekyler.

Migration

De fordampede pletterede atomer, molekyler eller ioner migrerer i et vakuummiljø eller lavtryksgas eller -plasma. Under migrationsprocessen vil de kollidere med andre partikler, hvilket resulterer i forskellige reaktioner såsom spredning og excitation. For eksempel vil ioner i et plasmamiljø accelerere under påvirkning af det elektriske felt, kollidere med gasmolekyler og ionisere dem, hvilket yderligere øger plasmaets densitet og aktivitet.

Afsætning

De pletterede atomer, molekyler eller ioner, der migrerer til substratets overflade, adsorberes, diffunderes, danne kim og vokser på substratets overflade og danner til sidst en kontinuerlig film. Under aflejringen vil atomer eller ioner finde en passende position på substratets overflade til at fastgøre sig og gradvist samles for at danne små krystalkerner. Med ankomsten af flere atomer eller ioner fortsætter krystalkernerne med at vokse og forbinde sig med hinanden og danner til sidst en komplet film.

Typer af PVD

PVD-teknologi er hovedsageligt opdelt i tre kategorier: vakuumfordampningsbelægning, vakuumsputteringsbelægning og vakuumionbelægning. Lad os sammenligne de tre PVD-teknologier i en tabel:

Type	Underklassificering	Princip
Vakuumfordampningsbelægning	Modstandsvarme Fordampningsbelægning	Når en elektrisk strøm passerer gennem en modstand, genereres der varme. Varmen får belægningsmaterialet til at fordampe. Det fordampede materiale kondenserer på substratoverfladen og danner en film. For eksempel, når man fremstiller en metalfilm, placeres metallet eller metalpladen på en modstandsopvarmet fordampningskilde (såsom en wolframfilament). Efter elektrificering genererer varmeelementet varme for at få metalmaterialet til at fordampe og belægges.
	Elektronstrålefordampningsbelægning	Brug en højenergisk elektronstråle til at bombardere belægningsmaterialet. Elektronernes kinetiske energi omdannes til termisk energi, hvilket får belægningsmaterialet til at fordampe. Elektronstrålen genereres af en elektronkanon. Fordamp belægningsmaterialet i et højvakuummiljø for at opnå en højpunktsfordampning af materialet. Det bruges ofte til at fremstille optiske tyndfilm, halvledertyndfilm osv., såsom fordampning af titandioxid (\(TiO_2\)) til fremstilling af optiske antireflektionsfilm.
	Fordampningsbelægning ved lysbueudladning	Dan en lysbue mellem katoden og anoden for at få belægningsmaterialet til at fordampe og ionisere. Lysbuens høje temperatur kan få belægningsmaterialet til at fordampe og ionisere hurtigt. Ionerne accelereres af det elektriske felt og aflejres på substratoverfladen. For eksempel, når man fremstiller en hård legeringsbelægning, skal man bruge lysbueudladning til at fordampe metalforbindelser og aflejre en hård belægning på værktøjets overflade.
	Laserstrålefordampningsbelægning	Brug en laserstråle med høj energidensitet til at bestråle belægningsmaterialet, så belægningsmaterialet fordampes og ioniseres samtidigt. Laserens høje energi kan præcist kontrollere fordampningsarealet og fordampningsmængden og er egnet til fremstilling af specielle tyndfilm og mikro-nanostrukturfilm. For eksempel, når man fremstiller en ultrahård film på et værktøj, skal man vælge passende materialer og sørge for, at laserablationen opfylder designkravene.
Vakuumsputteringbelægning	DC-sputterbelægning	I et vakuummiljø indføres en inert gas (såsom argon). Brug en jævnspænding til at få gassen til at generere plasma mellem elektroderne. Positive ioner accelereres af det elektriske felt for at bombardere målmaterialet, og de forstøvede målatomer aflejres på substratoverfladen for at danne en film. Det bruges ofte til aflejring af metalfilm, såsom forstøvning af en metalfilm på glas for at forberede et metalbelagt glas til refleksion.
	RF-sputteringbelægning	Til isoleringsmaterialer skal du bruge en RF-strømforsyning til at generere et RF-elektrisk felt for at danne gasplasma. Det RF-elektriske felt kan få elektroner til at oscillere i det elektriske felt, kollidere med gasmolekyler for at ionisere og generere plasma for at realisere sputterbelægningen af isoleringsmaterialer. Det kan bruges til at fremstille oxid, nitrid og andre isolerende film, såsom sputtering af siliciumdioxid (\(SiO_2\)) film til isolering af integrerede kredsløb.
	Magnetron-sputteringbelægning	Introducer et magnetfelt i sputterkammeret. Under magnetfeltets påvirkning forlænges elektronernes bevægelsesbane, hvilket øger kollisionssandsynligheden mellem elektroner og gasmolekyler, forbedrer gassens ioniseringshastighed og målets udnyttelsesgrad. Det bruges i vid udstrækning til fremstilling af forskellige tyndfilm, såsom sputtering af en transparent og ledende indiumtinoxid (ITO) film på en fladskærm.
Vakuumionbelægning	Ion belægning	Få belægningsmaterialet til at fordampe, forstøve eller på anden måde genereres i et elektrisk felt for at ionisere belægningsmaterialet. Under påvirkning af det elektriske felt på substratet accelereres ionerne og aflejres på substratet for at danne en film. Film-substrat-bindingskraften i ionbelægningen er stærk, og filmlaget er tæt og ensartet og kan bruges til overfladebelægning af forskellige materialer, såsom at belægge en titaniumnitrid (TiN)-film på en formoverflade for at forbedre slidstyrken.
	Reaktiv ionbelægning	Under ioncoatingprocessen introduceres en reaktiv gas (såsom ilt, nitrogen osv.), som reagerer med de fordampede coatingmaterialeatomer på substratoverfladen og danner en sammensat film. For eksempel introduceres ilt, og de fordampede titanioner reagerer med ilt og danner titandioxid (\(TiO_2\)) film på substratoverfladen, som kan bruges til optik, fotokatalyse og andre områder.
	Multibue-ionbelægning	Brug katodebueudladning til at generere flere buepunkter på måloverfladen. Belægningsmaterialet ved buepunkterne fordampes og ioniseres samtidigt. Ionerne accelereres og aflejres på substratoverfladen under påvirkning af det elektriske felt. Ioniseringshastigheden for belægningsmaterialet i multi-bue-ionbelægning er høj, og aflejringshastigheden er hurtig. Det bruges ofte til at fremstille dekorative og funktionelle belægninger, såsom at belægge en guldfilm på hardwareoverflader til dekoration.

PVD-betjeningstrin

MaterialeforberedelseVælg passende belægningsmaterialer og substratmaterialer. Belægningsmaterialer bør vælges i henhold til den ønskede films ydeevne og anvendelse. Hvis du f.eks. ønsker at fremstille en slidstærk belægning, kan du vælge TiN, CrN og andre materialer. Substratmaterialet bør tages i betragtning vedr. dets kompatibilitet med filmen og anvendelsesscenariet, f.eks. bruges metalsubstrater ofte til belægning af mekaniske dele. Glassubstrater bruges ofte til optiske film. Sørg for renheden og kvaliteten af belægningsmaterialet og substratmaterialerne, fjern urenheder, oliepletter og oxider på overfladen, og anvend kemisk rengøring, ultralydsrensning og andre forbehandlinger. Til nogle anvendelser med ekstremt høje krav til overfladekvalitet kan polering også være påkrævet.

Klargøring af udstyrKontroller og fejlfind PVD-udstyr, inklusive vakuumsystem, varmesystem, strømforsyningssystem, gasforsyningssystem osv. Sørg for, at vakuumsystemet kan nå den krævede vakuumgrad. Generelt skal PVD udføres i et højvakuummiljø, og vakuumgraden skal normalt nå 10⁻³ – 10⁻⁶ Pa eller endnu lavere. Varmesystemet skal kunne styre temperaturen nøjagtigt for at opfylde kravene til pletteringsgasificering. Strømforsyningssystemet skal være stabilt og pålideligt og levere passende spænding og strøm til forskellige ioniserings- og sputteringsprocesser. Gasforsyningssystemet skal sikre gassens renhed og strømning. Afhængigt af forskellige PVD-metoder og tyndfilmsmaterialer kan det være nødvendigt at tilføre argon, nitrogen, oxygen og andre gasser.

OvnbelastningInstaller det forbehandlede substrat og pletteringsmaterialet i vakuumkammeret på PVD-udstyret. Substratet skal placeres i en passende position for at sikre, at det jævnt kan modtage pletteringsmaterialets aflejring. En speciel beslag eller ophæng kan bruges til at fastgøre substratet. Pletteringsmaterialet installeres i fordampningskilden, målmaterialet og andre positioner. For eksempel placeres pletteringsmaterialet på modstandsvarmeelementet i modstandsfordampningsbelægning; i sputteringbelægning installeres målmaterialet på sputterkatoden. Under installationsprocessen skal der udvises forsigtighed for at undgå at introducere nye urenheder og kontaminering.

støvsugningStart vakuumsystemet, og sug luften ud i vakuumkammeret for at opnå den ønskede vakuumgrad. Generelt bruges en mekanisk pumpe til grovpumpning for at reducere vakuumgraden til ca. 1-10 Pa, og derefter bruges en diffusionspumpe, molekylpumpe osv. til høj pumpning for yderligere at reducere vakuumgraden til målværdien. Under vakuumprocessen bør ændringer i vakuumgraden overvåges for at sikre vakuumsystemets normale drift. Hvis der er problemer, såsom luftlækage, bør disse straks kontrolleres og løses.

Opvarmning og fordampningI henhold til den valgte PVD-metode opvarmes pletteringsmaterialet for at fordampe. Ved vakuumfordampningsbelægning opvarmes og fordampes pletteringsmaterialet ved hjælp af modstandsopvarmning, elektronstråleopvarmning osv.; ved sputteringbelægning bombarderes målmaterialet med ioner i plasmaet for at forstøve målatomerne; ved ionplettering fordampes og ioniseres pletteringsmaterialet ved hjælp af lysbueudladning osv. Under opvarmnings- og fordampningsprocessen skal parametre som temperatur og effekt styres præcist for at sikre stabiliteten af fordampningshastigheden og pletteringsmaterialets kvalitet.

AfsætningGasformige atomer, molekyler eller ioner i pletteringsmaterialet migrerer til substratets overflade i et vakuummiljø og aflejres på substratoverfladen for at danne en tynd film. Under aflejringsprocessen kan substratet opvarmes eller afkøles efter behov for at kontrollere filmens væksthastighed og kvalitet. For eksempel kan en passende forøgelse af substrattemperaturen fremme diffusionen af atomer på substratoverfladen og gøre filmen tættere; mens sænkning af substrattemperaturen kan føre til øget spænding i filmen. Samtidig kan filmens struktur og egenskaber også justeres ved at kontrollere parametre som ionernes energi og indfaldsvinkel.

Køling og aflæsningNår aflejringen er afsluttet, stoppes opvarmningen, og temperaturen i vakuumkammeret gradvist falder. Når temperaturen er faldet til et passende område, åbnes vakuumkammeret, og substratet, der er belagt med filmen, fjernes. Under afkølingsprocessen skal man være forsigtig med at undgå problemer som revner eller afskalning af filmen på grund af hurtige temperaturændringer. De fjernede prøver kan efterfølgende testes og bearbejdes, såsom måling af filmtykkelse, sammensætningsanalyse, ydeevnetestning osv.

PVD-teknologimaterialer

Fordampningsbelægning

Fordampningsbelægning kræver, at belægningsmaterialet har et lavere smeltepunkt og damptryk. Derfor er metaller (såsom aluminium, kobber, guld osv.) og nogle legeringsmaterialer med lavt smeltepunkt (såsom tin-bly-legering) mere egnede til fordampningsbelægning. Kontroller nøjagtigt temperaturen og fordampningshastigheden for fordampningskilden for at sikre ensartethed og kvalitet af filmlaget.

Sputtering Coating

Sputterbelægning har relativt lempelige krav til belægningsmaterialet, og metaller, legeringer, keramik, halvledere osv. er alle acceptable. Sputterhastigheden og sputteregenskaberne for forskellige materialer er forskellige. Det er nødvendigt at vælge passende sputterparametre i henhold til materialets egenskaber, såsom sputtergastype, sputterkraft, sputtergastryk osv.

Ionbelægning

Ionbelægning kombinerer fordelene ved fordampningsbelægning og sputterbelægning for at forbedre bindingsstyrken mellem filmlaget og substratet samt filmlagets kvalitet. Ved ionbelægning ioniseres og accelereres belægningspartiklerne, så belægningsmaterialet skal have god ledningsevne eller være ioniseret under visse betingelser.

Metaller

Aluminium (Al), titanium (Ti), krom (Cr), nikkel (Ni), kobber (Cu), guld (Au), sølv (Ag) osv. Aluminiumfilm har god ledningsevne og reflektionsevne og bruges ofte i elektroder og optiske reflektorer i elektroniske apparater; titanfilm har fremragende korrosionsbestandighed og biokompatibilitet og bruges i vid udstrækning inden for medicinsk udstyr, luftfart og andre områder; kromfilm har høj hårdhed og god slidstyrke og bruges ofte til overfladebelægning af mekaniske dele; guld- og sølvfilm er foretrukne inden for elektronik og dekoration på grund af deres gode ledningsevne og kemiske stabilitet.

Alloy

Såsom titanium-aluminiumlegering (TiAl), nikkel-kromlegering (NiCr) osv. Legeringsfilm kan kombinere fordelene ved flere metaller. For eksempel har TiAl-legeringsfilm egenskaberne ved både titanium og aluminium, med høj høj temperaturstyrke, lav densitet, god oxidationsbestandighed osv., egnet til belægning af højtemperaturdele såsom flymotorer; NiCr-legeringsfilm har god varmebestandighed og korrosionsbestandighed og bruges ofte i varmeelementer og korrosionsbeskyttende belægninger.

forbindelser

carbidersåsom titankarbid (TiC), kromkarbid (CrC) osv. Karbidfilm har ekstremt høj hårdhed, fremragende slidstyrke og høj temperaturbestandighed og bruges ofte til overfladebelægninger af værktøj, forme osv.

Nitridersåsom titaniumnitrid (TiN), kromnitrid (CrN), titaniumaluminiumnitrid (TiAlN) osv. Nitridfilm er ikke kun hårde, men har også god kemisk stabilitet og dekorative egenskaber. TiN-film er gyldengule og bruges ofte til dekorative belægninger af imiteret guld. De er også et almindeligt materiale til værktøjsbelægninger; TiAlN-film kan stadig opretholde høj hårdhed og oxidationsbestandighed ved høje temperaturer og er velegnede til højhastighedsskæreværktøjer.

Oxidersåsom titandioxid (forbindelser til sputtering af mål), zinkoxid (ZnO), indiumtinoxid (ITO) osv. TiO₂-film har fotokatalytisk aktivitet, optisk transmittans og korrosionsbestandighed og bruges til fotokatalytisk nedbrydning af forurenende stoffer, solceller og optiske enheder; ZnO-film har piezoelektricitet, halvlederegenskaber og UV-afskærmningsegenskaber og bruges i sensorer, elektroniske enheder og solcremematerialer; ITO-film er en transparent ledende film, der er meget udbredt i elektroniske enheder såsom flydende krystaldisplays og berøringsskærme.

Boridsåsom titanborid (TiB₂), zirconiumborid (ZrB₂) osv. Boridfilm har høj hårdhed, højt smeltepunkt og god ledningsevne og anvendes til slidstærke belægninger, elektrodematerialer osv.

Fordele ved PVD-belægning

God ydelse

PVD-belægning har fremragende egenskaber såsom høj hårdhed, høj slidstyrke og lav friktionskoefficient. For eksempel kan TiN-belægningens hårdhed nå 2000-2500HV, hvilket er 3-4 gange hårdheden af hurtigstål.

Stærk binding med underlaget

Når belægningsatomer eller -ioner aflejres på substratoverfladen, vil de diffundere og binde sig kemisk til substratatomerne for at danne en stærk binding. Dette sikrer belægningens langsigtede effektivitet og stabilitet.

Flere materialevalg

En række forskellige materialer såsom metaller, legeringer og forbindelser anvendes som pletteringsmaterialer til at fremstille film med forskellige kemiske sammensætninger og egenskaber. Filmens sammensætning, struktur og egenskaber kontrolleres præcist for at imødekomme de forskellige behov inden for forskellige områder.

Ensartet og kontrollerbar belægningstykkelse

PVD-teknologi kan opnå ensartet belægningsaflejring på overfladen af kompleksformede substrater. Beregn nøjagtigt aflejringstid, effekt, gasstrøm osv. for præcist at kontrollere belægningens tykkelse. Fra få nanometer til ti mikrometer.

Ingen forurening

Sammenlignet med traditionel galvanisering udføres PVD-teknologi i et vakuummiljø, bruger ikke en stor mængde kemiske opløsninger, undgår dannelse af spildevand, affaldsgas og affaldsrester osv. og er miljøvenlig.

God dekorativ effekt

PVD-belægning kan give en række forskellige farver og glans, såsom guld, sølv, sort, rosaguld osv., og farven er langvarig og stabil og falmer ikke let. Forbedrer udseendet, kvaliteten og den dekorative effekt af smykker, ure osv.

Anvendelse

PVD-teknologi dækker næsten alle aspekter af den moderne industri, fra elektronik, optik, maskiner til dekoration, medicin, luftfart og andre områder, og spiller en uundværlig rolle. Det forbedrer ikke kun delenes ydeevne og kvalitet, men opfylder også folks behov for skønhed, miljøbeskyttelse og andre aspekter.

Mekanisk fremstilling

PVD-belægning bruges hovedsageligt til at forbedre ydeevnen af værktøj, forme og mekaniske dele. Værktøjer bruger normalt TiN, TiCN, TiAlN og andre belægninger for at forbedre værktøjernes hårdhed, slidstyrke og skæreevne; formoverfladen er ofte belagt med Cr, TiAl-legering og andre belægninger for at reducere friktionskoefficienten mellem formen og emnet; til mekaniske dele, såsom lejer og gear, kan DLC (diamantlignende kulstof) belægning bruges til at reducere friktionstab og forbedre delenes bevægelsesnøjagtighed og pålidelighed.

Elektronik felt

PVD-belægningsteknologi anvendes i vid udstrækning i fremstilling af integrerede kredsløb, fladskærme, sensorer osv. I fremstilling af integrerede kredsløb kræves der metalmaterialer med høj renhed (såsom kobber og aluminium) og halvledermaterialer (såsom silicium) til belægning for at forberede elektroder, forbindelser og halvlederkomponenter. Inden for fladskærme anvendes ITO-film i vid udstrækning som transparente ledende elektroder i LCD-, OLED- og andre displayenheder. Inden for sensorer kan sensorer detektere specifikke fysiske eller kemiske størrelser ved at belægge film med specifikke funktioner (såsom gasfølsomme film, fugtighedsfølsomme film osv.).

Optisk felt

Inden for det optiske område anvendes PVD-belægning hovedsageligt til at fremstille optiske tyndfilm, såsom reflekterende film, antireflekterende film, filterfilm osv. I henhold til forskellige optiske ydeevnekrav skal der vælges passende optiske materialer og belægningsteknologi. For eksempel er det i optiske instrumenter som teleskoper og mikroskoper nødvendigt at belægge flere lag antireflekterende film for at reducere lysreflektionstabet på linsens overflade og forbedre instrumentets lystransmission og billedkvalitet; i laserenheder er det nødvendigt at belægge reflekterende film med høj reflektion for at forbedre laserens udgangseffekt og stabilitet.

Luftfart

Inden for luftfartsindustrien anvendes PVD-belægningsteknologi primært til at forbedre ydeevnen af flymotordele og flyoverflader. For eksempel kan belægning af TiAl-legeringsfilm på overfladen af flymotorens turbineblade forbedre bladenes højtemperaturstyrke, oxidationsbestandighed og termiske korrosionsbestandighed; belægning af strålingsbestandige film på flyoverfladen kan effektivt blokere kosmisk stråling og solstråling og beskytte sikkerheden for udstyr og personale inde i flyet.

Dekoration

Inden for dekoration bruges PVD-belægning primært til at give produkter et smukt udseende og god korrosionsbestandighed. Almindelige dekorative belægningsmaterialer omfatter TiN, ZrN, CrN, guld osv. TiN- og ZrN-belægninger kan have et gyldent udseende og bruges ofte i produkter som ure, brillestel og smykker; CrN-belægninger kan have et sort udseende og bruges ofte i produkter som bilfælge og badeværelsesbeslag; forgyldning kan give produkter et luksuriøst gyldent udseende og bruges ofte inden for eksklusiv dekoration.

PVD vs. CVD

Fysisk dampaflejring (PVD) og kemisk dampaflejring (CVD) er to vigtige tyndfilmsforberedelsesteknologier. De har visse forskelle i principper, procesegenskaber og anvendelsesområder. Følgende er en detaljeret sammenligning af PVD og CVD i tabelform:

Sammenligningsartikler	PVD (Sputtering, termisk fordampning, elektronstrålefordampning, pulserende laseraflejring, katodisk lysbueaflejring, magnetronsputtering).	CVD (kemisk dampaflejring, med eksempler på almindelig termisk CVD og plasmaforstærket CVD).
Princip	Få belægningsmaterialet til at forgasse ved hjælp af fysiske metoder, såsom opvarmning, fordampning, ionforstøvning osv. Derefter aflejres det gasformige belægningsmateriale på substratoverfladen og danner en film.	Brug gasformige kemiske stoffer til at undergå kemiske reaktioner under forhold som høj temperatur eller plasma til at generere faste stoffer og aflejre dem på substratoverfladen for at danne en film.
Aflejringstemperatur	Generelt relativt lav, oftest under 500°C. Nogle processer, såsom elektronstrålefordampning, kan udføres ved stuetemperatur.	Normalt relativt høj. Termisk CVD er generelt mellem 800-1200°C. Plasmaforstærket CVD kan reduceres til 300-800掳C, men det er stadig relativt højt.
Tyndfilmskvalitet	Filmlaget er tæt, har stærk vedhæftning til underlaget, høj overfladefinish og lavt indhold af urenheder.	Filmlaget er relativt tykt, har god krystallinitet og ensartet struktur, men kan indeholde en lille mængde urenheder, og overfladefinishen er relativt lav.
Deponeringssats	Relativt lav, især for metoder som sputtering. Aflejringshastigheden er generelt fra flere nanometer pr. sekund til snesevis af nanometer pr. sekund. Termisk fordampning og elektronstrålefordampning er relativt hurtigere.	Relativt høj. Aflejringshastigheden for termisk CVD kan nå op på snesevis af nanometer pr. sekund til adskillige mikrometer pr. sekund. Aflejringshastigheden for plasmaforstærket CVD er også relativt hurtig.
Udstyrsomkostninger	Udstyret er komplekst, og prisen er relativt høj, da det involverer flere præcisionskomponenter såsom vakuumsystemer og strømforsyningssystemer.	Udstyret er relativt simpelt, men der kræves højtemperaturopvarmningsudstyr og gasforsyningssystemer. Den samlede pris er også relativt høj, og vedligeholdelsesomkostningerne for højtemperaturudstyr er relativt høje.
Proces kompleksitet	Der er mange procesparametre og høje krav til styring af vakuumgrad, temperatur, effekt osv. Driftsvanskeligheden er relativt stor.	Processen involverer kemiske reaktioner, og præcis kontrol af parametre som strømningshastighed, andel og temperatur af reaktionsgassen er påkrævet. Høje krav til overvågning og kontrol af reaktionsprocessen.
Indflydelse på substrat	Lavtemperaturaflejring har ringe termisk indflydelse på substratet, og det er ikke let at forårsage deformation og ændringer i substratets ydeevne. Imidlertid kan højenergi-ionbombardement forårsage visse skader på substratoverfladen.	Højtemperaturaflejring kan forårsage ændringer i substratmaterialets struktur og ydeevne, såsom kornvækst og termisk stress i substratet. Der er visse krav til substratets materiale og struktur.
Anvendelige materialer	Velegnet til belægning af forskellige materialer såsom metaller, legeringer og keramik. Den kan fremstille metaltyndfilm, sammensatte tyndfilm osv.	Velegnet til forskellige substratmaterialer. Den kan fremstille forskellige tyndfilm såsom keramik, halvledere og metaller. Den er især velegnet til fremstilling af tyndfilm af materialer med højt smeltepunkt og tyndfilm med komplekse strukturer.
Anvendelsesområder	Udbredt anvendt inden for områder som elektronik, optik, maskiner og dekoration, såsom metalledninger i chipfremstilling, antirefleksfilm til optiske linser, slidstærke belægninger til skærer, dekorative belægninger til ure osv.	Anvendes hovedsageligt i halvlederfremstilling (såsom fremstilling af isolerende lag og diffusionslag i integrerede kredsløb), skærebelægninger af hårde legeringer, optiske felter (såsom fremstilling af præforme af optiske fibre) osv. til områder med høje krav til tyndfilmskvalitet og -struktur.

PVD vs. galvanisering

PVD og galvanisering er begge almindelige overfladebehandlingsteknologier. De har tydelige forskelle i principper, procesegenskaber, ydeevne osv. Følgende er en sammenligning i tabelform:

Sammenligningsartikler	PVD (Sputtering, termisk fordampning, elektronstrålefordampning, pulserende laseraflejring, katodisk lysbueaflejring, magnetronsputtering).	CVD (kemisk dampaflejring, med eksempler på almindelig termisk CVD og plasmaforstærket CVD).
Princip	Forgas belægningsmaterialet ved hjælp af fysiske metoder, såsom termisk fordampning, ionforstøvning osv. Derefter aflejres det gasformige belægningsmateriale på substratoverfladen og danner en film.	Bruger gasformige kemiske stoffer til at undergå kemiske reaktioner under forhold som høj temperatur eller plasma for at generere faste stoffer, som derefter aflejres på substratoverfladen og danne en film.
Aflejringstemperatur	Generelt relativt lav, oftest under 500掳C. Nogle processer, såsom elektronstrålefordampning, kan udføres ved stuetemperatur.	Normalt relativt høj. Termisk CVD ligger generelt i området 800-1200°C. Plasmaforstærket CVD kan reduceres til 300-800°C, men den er stadig relativt høj.
Tyndfilmskvalitet	Filmlaget er tæt, har en stærk bindingskraft til underlaget, høj overfladefinish og lavt indhold af urenheder.	Filmlaget er relativt tykt, har god krystallinitet og ensartet struktur, men kan indeholde en lille mængde urenheder, og overfladefinishen er relativt lav.
Deponeringssats	Relativt lav. Især for metoder som sputtering er aflejringshastigheden generelt fra flere nanometer pr. sekund til snesevis af nanometer pr. sekund. Termisk fordampning og elektronstrålefordampning er relativt hurtigere.	Relativt høj. Aflejringshastigheden for termisk CVD kan nå op på snesevis af nanometer pr. sekund til adskillige mikrometer pr. sekund. Aflejringshastigheden for plasmaforstærket CVD er også relativt hurtig.
Udstyrsomkostninger	Udstyret er komplekst og relativt dyrt og involverer flere præcisionskomponenter såsom vakuumsystemer og strømforsyningssystemer.	Udstyret er relativt simpelt, men der kræves højtemperaturopvarmningsudstyr og gasforsyningssystemer. Den samlede pris er også relativt høj, og vedligeholdelsesomkostningerne for højtemperaturudstyr er relativt høje.
Proces kompleksitet	Der er mange procesparametre og høje krav til styring af vakuumgrad, temperatur, effekt osv., og driftsvanskeligheden er relativt stor.	Processen involverer kemiske reaktioner, der kræver præcis kontrol af parametre som strømningshastighed, andel og temperatur af reaktionsgassen samt høje krav til overvågning og kontrol af reaktionsprocessen.
Indflydelse på substrat	Lavtemperaturaflejring har ringe termisk indflydelse på substratet, og det er ikke let at forårsage deformation og ændringer i substratets ydeevne. Imidlertid kan højenergi-ionbombardement forårsage visse skader på substratoverfladen.	Højtemperaturaflejring kan forårsage ændringer i substratmaterialets struktur og ydeevne, såsom kornvækst og termisk stress i substratet, og der er visse krav til substratets materiale og struktur.
Anvendelige materialer	Velegnet til belægning af forskellige materialer såsom metaller, legeringer og keramik, og kan fremstille metaltyndfilm, sammensatte tyndfilm osv.	Velegnet til forskellige substratmaterialer og kan fremstille forskellige tyndfilm såsom keramik, halvledere og metaller. Den er især velegnet til fremstilling af tyndfilm af materialer med højt smeltepunkt og tyndfilm med komplekse strukturer.
Anvendelsesområder	Udbredt anvendt inden for områder som elektronik, optik, maskiner og dekoration, såsom metalledninger i chipfremstilling, antirefleksfilm til optiske linser, slidstærke belægninger til skærere, dekorative belægninger til ure osv.	Anvendes hovedsageligt i halvlederfremstilling (såsom fremstilling af isolerende lag og diffusionslag i integrerede kredsløb), hårdlegeringsbelægninger til skæremaskiner, optiske felter (såsom fremstilling af optiske fiberpræforme) osv. til områder med høje krav til tyndfilmskvalitet og -struktur.

Konklusion

Som en af nøgleteknologierne inden for moderne materialeoverfladebehandling har fysisk dampaflejringsteknologi (PVD) unikke fordele og brede anvendelsesmuligheder. PVD-teknologi omfatter mange typer, såsom vakuumfordampningsbelægning, vakuumsputterbelægning og vakuumionbelægning. Hver type har sine egne egenskaber og anvendelsesområde, hvilket giver en række valgmuligheder for forskellige materialer og anvendelsesscenarier. Samtidig har PVD-teknologi et rigt udvalg af materialer, herunder metaller, legeringer, forbindelser osv., og kan producere film, der opfylder forskellige ydeevnekrav, såsom slidstærke, korrosionsbestandige, optiske, elektriske og andre funktionelle film.

Inden for anvendelsesområdet dækker PVD-teknologi næsten alle aspekter af den moderne industri, fra højteknologiske områder som elektronik, optik og maskiner til daglige og avancerede anvendelsesområder som dekoration, medicinsk behandling og luftfart. Den spiller en uundværlig rolle. Sammenlignet med andre overfladebehandlingsteknologier som kemisk dampaflejring (CVD) og galvanisering har PVD-teknologien tydelige forskelle i principper, proceskarakteristika, filmegenskaber osv., og hver især er de egnede til forskellige anvendelsesscenarier.