دستگاه لایه نشانی قوس کاتدی صنعتی

دستگاه لایه نشانی قوس کاتدی صنعتی

    1. گواهی نانومقیاس

    2. 1396/08/30
    3. 1399/09/01
    1. گواهی ارتباط با نانو

    2. 1396/08/30
    3. 1399/09/01
معرفی کاربرد مشخصات (تجهیزات) کاربرد فناوری نانو در محصول
لایه‌نشانی فیزیکی از فاز بخار (PVD) روش‌های لایه‌نشانی مبتنی بر فناوری خلا است که در آن طی یکسری واکنش‌های متوالی، یک ماده ابتدا از یک فاز جامد اولیه (تارگت نامیده می‌شود) به حالت فاز بخار تبدیل می‌گردد، و سپس به شکل یک لایه‌نازک مجددا به حالت فاز جامد بر می‌گردد. لایه جدید ایجاد شده می‌تواند با اصلاح در ترکیب شیمیایی و ریزساختار همراه باشد.
برای تبدیل یک ماده به فاز بخار معمولا از یک چشمه حرارتی استفاده می‌شود. در واقع، غیر از اسپاترینگ (که نوعی PVD غیر حرارتی حساب می‌شود)، دیگر روش‌های PVD مبتنی بر استفاده از یک چشمه حرارتی هستند. به بیان دیگر نوع چشمه حرارتی استفاده شده، تعیین می‌کند که تکنیک PVD مورد نظر در کدام یک از انواع روبرو قرار می‌گیرد: پرتو الکترونی، پرتو لیزری، قوس کاتدی و یا گرمایش مقاومتی.
روش قوس کاتدی (موسوم Arc-PVD) مبتنی بر تخلیه پلاسمایی جریان بالا و ولتاژ پایین است که در خلا بین دو الکترود فلزی صورت می‌گیرد؛ در این حالت یکی از الکترودها آند و دیگری تارگت است که به عنوان کاتد (دارای بار الکتریکی منفی) استفاده می‌‌شود. این فرآیند در فشاری کمتر از ۰/۱ پاسکال (حدود ۱ میلی‌تور) و معمولا در یک فشار خلا بین ۱۰ تا ۰/۱ میلی‌پاسکال صورت می‌پذیرد
وقتی قوس الکتریکی با سطح کاتد (تارگت) برخورد می‌کند، مکان‌های موضعی گسسته‌ای با جریان‌های الکتریکی متمرکز بالایی موسوم به لکه‌های کاتدی (cathode spots) بر روی سطح شکل می‌گیرد. تشکیل لکه‌های کاتدی یکی از ویژگی‌های مشخصه تخلیه قوس در خلا است. اندازه این لکه‌ها حدود ۱ تا ۱۰ میکرومتر و چگالی جریان الکتریکی در این نقاط در مرتبه بزرگی ۱۰۶ تا ۱۰۸ آمپر بر متر مربع است. دما در این نقاط به ۱۵۰۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد، لذا این نقاط مسئول ایجاد بخار پلاسمایی از ماده تارگت (شامل اتم‌ها، یون‌ها و الکترون‌ها) است. در ادامه، این بخار می‌تواند به سمت زیرلایه حرکت کرده و بر روی آن تشکیل لایه پوشش مورد نظر را بدهد. 
علاوه بر این می‌توان با اعمال یک ولتاژ بایاس به زیرلایه، سرعت و انرژی برخورد یون‌های کنده شده از تارگت، را کنترل کرد. لذا به کمک ولتاژ بایاس می‌توان نرخ لایه‌نشانی را در این فرآیند تنظیم کرد. در نهایت، ماده تبخیر شده از تارگت بر روی زیرلایه رسوب کرده و تشکیل یک لایه نازک را می‌دهد. از آنجا که کلیه تکنیک‌های PVD اصطلاحا از نوع مسیر خط دید (line-of-sight) هستند، لذا لایه‌نشانی سطوح غیر مسطح و دیواره‌های داخلی حفرات و یا مکان‌های مشابه ممکن است با مشکل مواجه باشد. بنابراین در صورت عدم تمهید مناسب، فرآیند لایه‌نشانی ممکن است به پوشش‌هایی با ضخامت غیر یکنواخت و با توپوگرافی‌های مختلف منتج شود. 
لایه‌نشانی قوس کاتدی به صورت گسترده‌ای برای ساخت لایه‌های فوق سخت برای حفاظت یا افزایش طول عمر سطوح ابزارهای برش استفاده می‌شود. تنوع وسیعی از فیلم‌های لایه نازک، پوشش‌های سخت و پوشش‌های نانوکامپوزیت را می‌توان به این روش تولید کرد، برخی از این پوشش‌ها شامل TiN، TiAlN، CrN، ZrN، AlCrTiN و TiAlSiN می‌شود. 
برخی از کاربردهای این روش عبارتند از:
  • پوشش‌های بسیار سخت نانوساختار (TiN، TiAlN، CrN، ZrN، AlCrTiN و TiAlSiN)
  • پوشش‌های مقاوم به خوردگی و سایش بر روی انواع ابزارآلات و مته‌ها.
دستگاه لایه‌نشانی قوس کاتدی ساخت این شرکت در دو مدل مختلف طراحی و به بازار ارائه می‌شود. جزئیات مشخصات فنی در جدول زیر ارائه شده است. 
 
 
تنوع گسترده‌ای از فیلم‌های لایه نازک، پوشش‌های سخت و پوشش‌های نانوکامپوزیتی را می‌توان با روش لایه نشانی قوس کاتدی ایجاد کرد. به عنوان مثال می‌توان به برخی از پوشش‌های TiN، TiAlN، CrN، ZrN، AlCrTiN و TiAlSiN اشاره کرد.