PVD (”Physical Vapour Deposition”)

PVD är en allmän beteckning för en speciell klass av ytbeläggningar, varvid ett eller flera ämnen samtidigt tillåts belägga ett specifikt substrat. Själva depositionsproceduren, som alltid äger rum i en för ändamålet specialkonstruerad vakuumkammare, kan utgöras av en ren förångningsteknik med hjälp av resistiv uppvärmning eller mer komplicerade metoder såsom jonplätering, "arcing", jonimplantation eller magnetron sputtering. ("Sputtering" är en beteckning på den process som leder till att material eroderas från en yta som bestrålas med energirika joner, dvs. i vårt fall positivt laddade partiklar). Firman micromy tillämpar företrädelsevis den senast nämnda tekniken dvs. s.k. obalanserad magnetron sputtering, där effektiviteten optimerats genom införandet av starka magnetiska kraftfält i närheten av sputteringkatodens yta, vilket leder till att sekundärelektroner fångas in där. Denna infångning leder till att öka jonisationen av bärgasen (oftast argon) nära katodytan, varmed intensiteten av sputtrade partiklar ökar drastiskt. De läsare som önskar en med utförlig beskrivning av processen är välkomna att ta kontakt med oss på micromy (info.@micromy.com).

Oberoende av vilken av de ovan nämnda teknikerna som används är det väsentligt att de individuella atomerna eller molekylerna, emitterade på grund av förångning eller sputtering, faller in mot substratytan med tillräckligt höga energier för att åstadkomma en god fästförmåga samt hög densitet på beläggningen. Detta åstadkommes mestadels genom att skapa en så stor joniserande effekt som möjligt på de emitterande partiklarna, för att på så sätt skapa ett plasma eller stråle av positivt laddade partiklar som kan accelereras till önskade energier genom att tillsätta en negativ attraherande potential på substratet i fråga.

Figurerna nedan illustrerar denna effekt. I första fallet, som illustrerar initialstadiet i depositionsprocessen, bombarderar jonerna substratytan med jämförelsevis höga energier. Därvid erhålles en stark adhesion av det deponerade skiktet mot substratytan på grund av den s.k. "ion beam mixing" effekten (ung. "blandning genom jonbestrålning").

I andra fallet, som illustrerar ett senare stadium i depositionsprocessen, infaller joner med betydligt lägre energier mot substratytan. Detta medför en tät packningsgrad med goda egenskaper hos den belagda filmen.

Kontroll och justring av plasmadensiteten, jonenergin och substrattemperaturen under beläggningsprocessen, gör det möjligt att erhålla den önskade kvalitén och egenskaper hos det belagda filmmaterialet. Det är således möjligt, inom begränsade ramar, att framställa filmmaterial med varierande karakteristik med avseende bl.a. på hårdhet, adhesion, friktion, nötning, duktilitet, korrosionsmotstånd, vätning etc. En av firman micromy:s strävan är möjligheten att kunna erbjuda våra kunder en beläggning med de rätta egenskaperna med syftet att optimera dessa egenskaper med avseende på de tänkta applikationerna i fråga.

Ett problem, som kan tänkas uppstå med de olika PVD beläggningstyperna, är introducerandet av mikroskopiska små s.k. "pinholes". Dessa "pinholes" skapas på grund av att de deponerade partiklarna har packats dåligt under själva beläggningsprocessen så att hål i filmen uppstått. Speciellt då ett högt korrosionsmotstånd vill uppnås, ger dessa "pinholes" oönskade effekter. De mikroskopiska hålen orsakar nämligen galvaniska element då det belagda substratet får komma i kontakt med någon korrosiv vätska. I detta fall kan s.k. gropfrätning uppstå, vilket kan förorsaka större skador än om substratet i fråga inte var ytbehandlat alls. Det nya skiktet micronite som utvecklats vid firman micromy förhindrar att dessa problem uppstår eftersom dessa "pinholes" fylls upp av det speciella lågfriktionsmaterial som introduceras i och under den belagda ytan (se avsnittet micronite).