PVD와 CVD에 대해서 설명하고 각각의 대표적인 예를 드세요.
[PVD(Physical Vapor Deposition)]
드라이 플레이팅이라고도 한다. 진공 중에 금속을 기화시켜 기화된 금속 원자가 산화하지 않은 채, 방해물 없이 피도금물에 도금이 된다. PVD는 아래와 같이 분류된다.
- 진공 증착법,
- 스패터링법,
- 이온 플레이팅법
PVD법은 알루미늄, 티탄이나 고융점 재료의 도금이 가능하고, 진공 중에 금속과 비금속 원자를 이온화하여 반응시키면, 탄화 티탄, 질화 티탄, 알루미나, 질화 알루미늄, 탄화 규소 등의 내마모성, 내열성, 그 외 기능성이 있는 화합물 피막을 도금할 수 있다.
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| 진공 증착 | 스패터링 | 이온 플레이팅 |
증발금속 | 저융점금속 | 용이가(전원가격이 높다) 어렵다 | 가능 (타겟을 충분히 수냉함) | 용이가(전원가격이 높다) 가능 |
고융점금속 |
| 용이 |
| |
합금속 |
| 용이 |
| |
금속의 공급 | 매회 추가 또는 교환 | 장기간 연속사용 가능 | 매회 추가 또는 교환 | |
막의 성질 | 막생성 속도 | 우수 | 빈약 (물질에 따라 차이가 큼) | 양호 |
핀홀 | 적다 | 극소 | 적다 | |
기재와의 밀착성 | 가능 | 양호 | 우수 | |
마스킹성 | 우수 | 어렵다 | 어렵다 | |
경제성 | 진공도 | 진공관(10-2Pa이하) | 중진공(10~2Pa) | 중진공(25~0.5Pa) |
조작성 | 양호 | 우수 | 가능 | |
생산성 | 우수 | 빈약 | 양호 | |
장치 가격 | 저가~고가(증발원의 선택에 따라 차이가 큼) | 조금 고가 | 조금 고가 |
▲ PVD 비교
① 장점
- 가열 없이 증착이 가능하다.
- 공정이 단순하며 타겟 물질의 열적, 화학적 변형이 적다.
- 증착 물질의 다양한 선택이 가능하다.
② 단점
- CVD보다 접착력이 약하다.
- 증착속도가 CVD에 비해 느리다.
- 대규모 증착 시 고진공을 요구하기 때문에 비경제적이다.
[CVD(Chemical Vapor Deposition)]
화학적 증기에서의 금속 석출법이라고도 하는 방법으로, 도금 실내에서 고온을 유지하고 있는 피도금물의 주위에 도금하려고 하는 물질의 화합물(주로, 금속의 할로겐화물)의 증기를 운송가스와 함께 보내 표면에서 열분해시켜 도금하거나 또는 수소 환원에서 금속을 석출시키는 방법.
이용되는 성질 | 용도 | 피복 재료 |
내마모성 | 절삭공구, 기계부품, 도장품 등 | TiC, TiN, Al2O3 W2C, |
내산화성 | 고온관 | SiC, SiO2, Si3N4, AlN |
상온내식성 | 생체매입 용기 | Ta, Nb |
고온내식성 | 원자력 관련 | W, ZrC |
광학특성 | 광화이버, 태양광보일러, 투명도전막 | SiO2(Ge, B), In2O3(Sn), SnO2(Sb), ZrB2 |
고강도성 | 복합재료 강화재 | B, TaC |
초전도성 | 초전도기기 | Nb3Ge, Nb3Sn |
▲ CVD막의 응용
① 장점
- 여러 가지 화학반응에 응용될 수 있기 때문에 다양한 종류의 박막을 얻을 수 있다.
- 박막의 제조가 용이하고 기체 선택성이 큰 박막을 제조할 수 있다.
- 미량의 시료로 많은 부분을 증착 시킬 수 있다.
② 단점
- 증착속도와 박막두께의 조절이 어려우며, 열팽창 계수 차이 등으로 인해 박막에 변형이 일어날 수 있다.
- 대부분의 사용기체가 매우 위험한 물질이다.
[PVD와 CVD 대표 이용 분야]
• CVD : LED 제조
• PVD : PDP에서 금속 전극 및 유전체 증착과 도금 분야.
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