PVD
processo de deposição atomística em que o material é vaporizado de uma fonte sólida ou líquida sob a forma de átomos ou moléculas e transportado sob a forma de vapor através de um ambiente gasoso (ou plasma) de vácuo ou de baixa pressão para o substrato, onde se deposita
Para que tipo de filmes?
Como funciona?
O que é possivel produzir?
O que podemos depositar?
- Técnica de revestimento mas também se destina a fabrico de filmes finos
- Material vaporizado transportado até substrato
- Possível produzir multicamadas
- Podemos depositar elementos puros, ligas
Caracteristicas gerais
A espessura varia entre alguns nanómetros a poucos micrómetros.
Mas dá para revestimentos multicamadas, depósitos de composição graduada, depósitos espessos.
* Entre 0,1 a 10 nm/s.
* Usado para depositar elementos puros, ligas ou compostos usando processos de deposição reativa.
Deposição quase reativa
Deposição de um material composto em que um dos elementos é mais volátil e compensado pela sua introdução no gás da câmara.
- Os substratos podem ser entre painéis muito pequenos a mais de 250 x 300 mm.
- A forma pode ser plana a complexa, como pulseiras e bits de ferramentas
Aplicações de filmes de PVD
- Filmes e revestimentos de camada única e multicamadas
- Materiais em nanocamadas
- Películas decorativas
- Revestimento das pás da turbina do motor
- Barreiras de permeação para humidade e gases
- Filmes resistentes à corrosão
*Camada isolante elétrica para microeletrónica - Camadas de barreira de difusão para metalização de semicondutores
- Filmes magnéticos para suportes de gravação
- Condutores elétricos transparentes e revestimentos antiestáticos
- Revestimento de aços de alta resistência para evitar fragilização por hidrogênio
Etapas PVD
- Escolha do substrato.
- Definição e especificação das propriedades críticas da superfície do substrato e como podem ser determinadas essas propriedades.
- Preparação adequada da superfície do substrato, incluindo limpeza e alterações químicas ou morfológicas.
- Seleção do(s) material(is) e da estrutura do filme para produzir a aderência e as propriedades adequadas.
- Escolha do processo PVD visando propriedades reprodutíveis e de longo prazo.
- Desenvolvimento de equipamentos de produção para o rendimento necessário.
- Desenvolvimento de parâmetros de processo, seus limites e formas de monitorá-los.
- Desenvolvimento de técnicas de caracterização adequadas para determinar as propriedades do filme.
- Desenvolvimento de técnicas de reprocessamento ou reparação de peças com revestimentos defeituosos.
- Criação de especificações escritas e instruções de processo de fabricação (MPI) para todas as etapas de processamento.
3 etapas essenciais de processo fisico de deposição
E onde ocorrem
(1) síntese do vapor de revestimento
(2) transporte de vapor para o substrato
(3) condensação de vapores na superfície do substrato
Estas etapas são geralmente realizadas dentro de uma câmara de vácuo, de modo que a evacuação da câmara deve preceder o processo PVD real.
Metodos de aquecimento
Processos de PVD existentes
aquecimento por resistência elétrica ou bombardeio de íons para vaporizar um sólido (ou líquido) existente
(1) evaporação a vácuo
(2) pulverização
(3) revestimento iônico.
Fatores que afetam propriedades dos filmes
- Condições da superfície do substrato antes e após a limpeza ou modificação: rugosidade, inclusões, contaminação por partículas, composição da superfície, estabilidade, existência de locais de nucleação preferencial.
- Detalhes do processo de deposição e geometria do sistema: o processo PVD utilizado, ângulo de incidência, distribuição do fluxo de adatom de deposição, temperatura do substrato, taxa de deposição, contaminação gasosa, bombardeamento simultâneo de partículas energéticas.
- Processamento intermediário: Bombardeio periódico de iões, oxidação entre camadas, limpeza ou polimento entre camadas.
- Processamento e reações pós-deposição: reação entre a superfície do filme e o ambiente, processamento subsequente, ciclo térmico ou mecânico, corrosão, etc.
Superfície faz toda a diferença porque são filmes finos
Tipos de contaminantes
Em relação ao substrato
- Substrato relacionado com a superfície: óxidos, partículas incorporadas.
- Relacionados com processos ambientais (externos): resíduos químicos, manchas de água
- Relacionados com o ambiente (externo): partículas sedimentadas nascidas no ar, vapor de água adsorvido e hidrocarbonetos.
Sobre os procedimentos - Deposição relacionada com o ambiente: gases residuais no vácuo/plasma, água dessorvida das superfícies de vácuo, partículas/vapores no sistema de deposição.
Relacionados com o processo de deposição: vapores contaminantes e partículas de fontes de vaporização (por exemplo, alvos), acessórios e ferramentas.
* Contaminação pós-deposição: óxidos formados na superfície, adsorção de hidrocarbonetos.
