Qu'est-ce que le dépôt physique de vapeur?

Le dépôt physique en phase vapeur (PVD) décrit une variété de méthodes de dépôt sous vide qui peuvent être utilisées pour produire des couches minces et des revêtements. Le PVD est caractérisé par un processus dans lequel le matériau passe d'une phase condensée à une phase vapeur, puis à une phase condensée en couche mince. Les procédés PVD les plus courants sont la pulvérisation cathodique et l'évaporation. PVD est utilisé dans la fabrication d'articles qui nécessitent des films minces pour des fonctions mécaniques, optiques, chimiques ou électroniques. Des exemples comprennent des dispositifs à semi-conducteurs tels que des panneaux solaires à couche mince, un film de PET aluminisé pour des emballages alimentaires et des ballons, et des outils de coupe revêtus pour le travail des métaux. Outre les outils PVD pour la fabrication, des outils spéciaux plus petits (principalement à des fins scientifiques) ont été développés.

Les revêtements industriels courants appliqués par PVD sont le nitrure de titane, le nitrure de zirconium, le nitrure de chrome, le nitrure de titane et d'aluminium.

Le matériau source est inévitablement également déposé sur la plupart des autres surfaces intérieures à la chambre à vide, y compris la fixation utilisée pour maintenir les pièces.

Exemples

● Dépôt d'arc cathodique : dans lequel un arc électrique à haute puissance déchargé au niveau de la matière cible (source) expulse une partie dans de la vapeur hautement ionisée pour être déposée sur la pièce à usiner.

● Dépôt physique en phase vapeur par faisceau d'électrons: Le matériau à déposer est chauffé à haute pression de vapeur par bombardement d'électrons sous vide poussé et transporté par diffusion pour être déposé par condensation sur la pièce (plus froide).

● Dépôt par évaporation: dans lequel le matériau à déposer est chauffé à une pression de vapeur élevée par une résistance électrique chauffant à "vide" élevé .

● Dépôt au laser pulsé: dans lequel un laser de haute puissance prélève du matériau de la cible dans une vapeur.

● Dépôt par pulvérisation cathodique: dans lequel une décharge de plasma incandescente (généralement localisée autour de la « cible » par un aimant) bombarde le matériau pulvérisant une certaine quantité de vapeur en vue d'un dépôt ultérieur.

● Dépôt d'électrons pulsés: dans lequel un faisceau d'électrons pulsés hautement énergétique extrait le matériau de la cible et génère un flux de plasma dans des conditions de non-équilibre.

● Méthode sandwich par sublimation: utilisée pour créer des cristaux artificiels.

Diverses techniques de caractérisation de couches minces peuvent être utilisées pour mesurer les propriétés physiques des revêtements PVD, telles que:

● Testeur Calo: test d'épaisseur de revêtement

● Nanoindentation: test de dureté pour les couches minces

● Broche sur testeur de disque: test de coefficient d'usure et de frottement

● Testeur d'éraflures: test d'adhérence du revêtement

● Micro-analyseur à rayons X: étude des caractéristiques structurelles et de l'hétérogénéité de la composition élémentaire pour les surfaces de croissance

Comparaison avec d'autres techniques de dépôt

Avantages

● Les revêtements PVD sont parfois plus durs et plus résistants à la corrosion que les revêtements appliqués par galvanoplastie. La plupart des revêtements ont une température élevée et une bonne résistance aux chocs, une excellente résistance à l'abrasion et sont si durables que des couches de finition protectrices ne sont presque jamais nécessaires.

● Capacité d'utiliser pratiquement n'importe quel type de revêtement inorganique et certains matériaux de revêtement organiques sur un groupe de substrats et de surfaces tout aussi divers, en utilisant une grande variété de finis.

● Plus écologique que les procédés de revêtement traditionnels tels que l'électrodéposition et la peinture. [Citation nécessaire]

● Plus d'une technique peut être utilisée pour déposer un film donné.

Désavantages

● Des technologies spécifiques peuvent imposer des contraintes; par exemple, le transfert en visibilité directe est typique de la plupart des techniques de revêtement PVD, mais il existe des méthodes qui permettent une couverture complète des géométries complexes.

● Certaines technologies PVD fonctionnent généralement à des températures et des vides très élevés, ce qui nécessite une attention particulière de la part du personnel d'exploitation.

● Nécessite un système d'eau de refroidissement pour dissiper les charges thermiques importantes.