Mesin Pelapisan PVD Hibrida Arc Ion + Magnetron Sputtering: Panduan Lengkap Pembeli

Dalam gelombang peningkatan manufaktur industri menuju presisi tinggi dan keandalan tinggi, teknologi perawatan permukaan telah menjadi mata rantai inti dalam meningkatkan daya saing produk. Mesin pelapisan PVD hibrida arc ion + magnetron sputtering mengintegrasikan keunggulan dari dua teknologi deposisi uap fisik utama. Tidak hanya memiliki karakteristik deposisi berkecepatan tinggi dari pelapisan ion busur tetapi juga memiliki keunggulan kerapatan film dari magnetron sputtering. Ini banyak digunakan di berbagai bidang seperti elektronik, permesinan, otomotif, dan optik.

• Fitur utamanya adalah menghasilkan plasma logam berdensitas tinggi melalui busur tegangan tinggi, yang memungkinkan lapisan film membentuk ikatan metalurgi dengan substrat, dan adhesi jauh melebihi teknologi pelapisan biasa.
• Ini berfokus pada pelapisan fungsional, terutama cocok untuk pelapisan keras seperti TiN, TiCN, TiAlN, dan CrN, yang secara signifikan dapat meningkatkan ketahanan aus dan ketahanan korosi produk.
• Kekurangannya adalah mungkin ada partikel kecil di permukaan lapisan film, yang membuat efek dekoratifnya sedikit lebih lemah dan pilihan warnanya relatif terbatas.

• Keunggulan utamanya terletak pada penggunaan medan magnet untuk membatasi elektron, mencapai deposisi seragam atom material target dan membentuk film yang halus dan halus.
• Berfokus pada pelapisan dekoratif dan fungsional khusus, ia dapat secara tepat menyajikan berbagai warna seperti baja tahan karat, hitam, rose gold, dan warna pelangi, dan juga dapat menyiapkan film fungsional khusus seperti DLC (diamond-like carbon).
• Kekurangannya adalah bahwa adhesi lapisan film sputtering murni relatif lemah, dan sulit untuk menahan kondisi kerja yang kompleks ketika digunakan sendiri.

• Mengatasi satu titik masalah teknis: AIP mengkompensasi adhesi MS yang tidak mencukupi, sementara MS meningkatkan kekasaran permukaan dan cacat warna yang tidak rata dari AIP.
• Mencapai superposisi kinerja: Setelah kombinasi, tidak hanya mempertahankan gaya ikatan kuat yang dibawa oleh AIP, tetapi juga memiliki permukaan yang halus dan warna yang stabil dari MS, dan kompatibel dengan lebih banyak substrat dan jenis pelapisan.
• Meningkatkan nilai produksi: Kedua proses diselesaikan dalam ruang vakum yang sama tanpa perawatan sekunder, secara signifikan meningkatkan efisiensi produksi dan memenuhi tuntutan produksi massal.

Chip semikonduktor dapat meningkatkan kinerja dan keandalannya dengan mengendapkan elektroda logam (seperti tungsten dan tembaga) dan lapisan isolasi (seperti silikon nitrida) melalui peralatan. Film fungsional seperti film konduktif transparan (ITO) dan lapisan transportasi elektron untuk panel tampilan OLED dan QLED juga dapat disiapkan oleh peralatan ini. Setelah perawatan pelapisan, kinerja tahan lembab, anti-oksidasi, dan pelindung elektromagnetik dari komponen elektronik seperti resistor dan kapasitor serta cangkang kemasannya ditingkatkan secara signifikan. Selain itu, komponen elektronik khusus seperti pelat bipolar untuk sel bahan bakar energi hidrogen, substrat keramik DPC, dan papan sirkuit cetak fleksibel PCB juga telah menjadi target aplikasi utama untuk mesin PVD hibrida.

Masa pakai alat potong, cetakan stamping, cetakan injeksi, dan alat dan cetakan lainnya dapat diperpanjang secara signifikan dengan mengendapkan pelapisan keras seperti TiN dan TiAlN. Setelah komponen inti dari mesin mobil, seperti ring piston, katup, dan poros engkol, dilapisi, ketahanan aus dan kinerja pengurangan gesekannya ditingkatkan, dan keandalan mesin ditingkatkan secara signifikan. Penampilan dan komponen fungsional mobil seperti lampu, kaca spion, dan kaca depan juga dapat mencapai efek anti-kabut, anti-silau, dan insulasi panas melalui pelapisan.

Komponen optik seperti lensa kamera dan lensa teleskop dapat mengendapkan film anti-refleksi dan film reflektifitas tinggi untuk mengurangi pantulan cahaya dan meningkatkan transmisi cahaya. Perangkat optik seperti multiplexer pembagian panjang gelombang dan isolator optik mencapai modulasi cahaya yang tepat dengan secara tepat mengontrol ketebalan lapisan film. Setelah perawatan pelapisan penghalang termal, efisiensi termal dan masa pakai komponen seperti bilah mesin pesawat terbang dan ruang bakar telah ditingkatkan secara signifikan. Komponen struktural dan Jendela optik pesawat ruang angkasa dilapisi untuk mencapai fungsi seperti perlindungan radiasi dan insulasi panas, memastikan pengoperasian normal di lingkungan luar angkasa yang keras.

Implan medis seperti sendi buatan, alat pacu jantung, dan stent vaskular dapat mengendapkan pelapisan biokompatibel seperti diamond-like carbon dan hidroksiapatit untuk mengurangi reaksi penolakan dalam tubuh manusia. Film sensitif dan film pelindung dari biosensor seperti sensor glukosa dan sensor DNA telah secara signifikan meningkatkan sensitivitas dan stabilitas setelah perawatan pelapisan.

Ketika bahan target logam murni digunakan untuk deposisi, berbagai warna logam dapat diperoleh. Lapisan perak cerah dapat diperoleh dengan menggunakan target aluminium, yang cocok untuk komponen dekoratif. Target tembaga dapat menghasilkan warna tembaga hangat dan sering digunakan dalam komponen elektronik dan bagian dekoratif. Target titanium dapat membentuk lapisan abu-abu muda, yang menggabungkan tekstur dan ketahanan korosi. Target emas dan target perak masing-masing menghasilkan kuning keemasan dan perak cerah, dan sebagian besar digunakan dalam dekorasi kelas atas dan bidang konduktif elektronik.

Melalui reaksi kimia antara bahan target logam dan gas reaktif (seperti nitrogen dan oksigen), warna senyawa yang kaya dapat terbentuk. Lapisan TiN menyajikan warna kuning keemasan dan merupakan warna yang umum digunakan untuk alat, cetakan, dan bagian dekoratif. Lapisan CrN berwarna abu-abu-perak dan menampilkan kekerasan tinggi dan ketahanan aus. Lapisan TiAlN tampak ungu-hitam dan memiliki ketahanan suhu tinggi yang sangat baik, membuatnya cocok untuk alat dan cetakan dalam kondisi kerja suhu tinggi. Lapisan ZrN berwarna kuning keemasan muda, menampilkan efek dekoratif dan ketahanan aus.

Kustomisasi warna yang dipersonalisasi dapat dicapai melalui desain struktur film multi-lapis atau kombinasi bahan target. Misalnya, lapisan biru-ungu dapat diperoleh melalui deposisi gabungan TiAlN dan SiN. Menyesuaikan rasio bahan target Ti ke Al dapat mencapai warna gradien dari kuning keemasan ke rose gold. Beberapa perangkat mendukung regulasi yang tepat dari komposisi dan ketebalan lapisan film melalui model deposisi berbasis AI, memungkinkan produksi khusus nilai warna tertentu dan memenuhi persyaratan warna produk kelas atas.

Sebagai jaminan lingkungan dasar untuk pelapisan, ia terutama terdiri dari ruang vakum, satu set pompa vakum, dan perangkat pengukuran vakum. Ruang vakum sebagian besar mengadopsi desain oktahedral, mendukung pintu depan dan belakang dan pemasangan modular, yang nyaman untuk pertukaran komponen dan pemeliharaan. Ukuran umumnya adalah φ950×1350mm, dan zona seragam plasma dapat mencapai φ650×H750mm. Set pompa vakum biasanya mengadopsi konfigurasi kombinasi pompa turbomolekuler, pompa Roots, dan pompa baling-baling putar untuk memastikan bahwa rongga dengan cepat mencapai keadaan vakum tinggi. Di antara mereka, kecepatan pemompaan pompa turbomolekuler sebagian besar adalah 2×2000L/S, memenuhi persyaratan pelapisan presisi tinggi.

Ini adalah komponen inti untuk mencapai pelapisan hibrida, termasuk sumber ion busur, sumber magnetron sputtering, dan sumber ion. Sumber ion busur biasanya dilengkapi dengan 8 set katoda busur, masing-masing dengan daya 5KW, yang dapat dengan cepat mengionisasi bahan target untuk membentuk plasma. Sumber magnetron sputtering sebagian besar mengadopsi katoda sputtering frekuensi menengah, dengan daya hingga 36KW, mendukung co-sputtering multi-target dan kontrol gradien komposisi. Daya sumber ion linier adalah sekitar 5KW, yang digunakan untuk etsa plasma dan meningkatkan adhesi lapisan film, secara efektif mengurangi kepadatan cacat.

Ini mengadopsi arsitektur kontrol dua tingkat komputer dan PLC untuk mencapai regulasi yang tepat dari parameter proses dan pengoperasian otomatis. Ia dapat memantau parameter kunci seperti tingkat vakum, suhu deposisi, dan laju aliran gas secara real time. Di antara mereka, sistem kontrol gas dilengkapi dengan 5 saluran MFC (Mass Flow Controller) untuk memastikan pasokan gas reaksi yang tepat. Beberapa peralatan kelas atas mengintegrasikan antarmuka Industrial 4.0, mendukung optimasi parameter jarak jauh dan penelusuran data proses, sehingga meningkatkan stabilitas produksi.

Rak benda kerja sebagian besar mengadopsi struktur planet silindris. Benda kerja berputar baik pada porosnya sendiri maupun di sekitar pusat, memastikan keseragaman lapisan film. Konfigurasi umumnya adalah enam workstation φ300mm. Sistem pemanas memiliki daya hingga 18KW, dengan suhu maksimum dikontrol pada 500℃. Pengaturan suhu yang tepat dicapai melalui kontrol PID termokopel untuk memenuhi persyaratan suhu pelapisan dari substrat yang berbeda.

Ini termasuk sistem pipa berpendingin air, tangki air suhu konstan pendingin sirkulasi, dan sistem deteksi dan alarm. Sistem pendingin air mendinginkan sumber deposisi dan rongga untuk mencegah kerusakan pada komponen yang disebabkan oleh suhu tinggi. Sistem deteksi dan alarm memantau status pengoperasian peralatan secara real time, segera memberi tahu untuk vakum abnormal, kegagalan daya, dan situasi lainnya, dan memastikan keselamatan produksi.

Perusahaan produksi massal harus memprioritaskan pemilihan peralatan struktur tipe cluster, dengan kapasitas produksi satu ruang ≥30 buah per jam, mendukung tata letak konfokal multi-target untuk memenuhi tuntutan produksi batch. Perusahaan yang berorientasi pada penelitian dan pengembangan dapat memilih peralatan satu ruang, menekankan desain modular dan konfigurasi fleksibel, yang nyaman untuk mengganti bahan target dan menyesuaikan proses, dan cocok untuk penelitian dan pengembangan bahan baru dan pelapisan baru. Pada saat yang sama, spesifikasi rongga harus dipilih berdasarkan ukuran bahan dasar untuk memastikan bahwa benda kerja dapat sepenuhnya berada di dalam zona seragam plasma dan menjamin keseragaman lapisan film.

Pilih konfigurasi sumber deposisi berdasarkan jenis lapisan film target. Saat menyiapkan pelapisan keras, perlu untuk meningkatkan kompatibilitas daya sumber ion busur dengan bahan target, dan mendukung bahan target seperti Ti, Al, dan Cr. Untuk menyiapkan film optik atau film konduktif transparan, perlu untuk mengoptimalkan sumber magnetron sputtering dan melengkapinya dengan catu daya frekuensi menengah atau frekuensi radio. Jika proses sputtering reaktif diperlukan, perlu untuk mengkonfirmasi jumlah saluran gas dan akurasi MFC dari peralatan untuk memastikan bahwa proporsi gas reaktif dapat dikontrol secara tepat. Untuk pengguna dengan persyaratan khusus, perlu untuk memperhatikan apakah peralatan mendukung ekspansi proses PECVD untuk mencapai deposisi lapisan film non-konduktif berbasis karbon.

Dalam hal kualitas pelapisan, perhatian harus diberikan pada keseragaman lapisan film (deviasi ketebalan seluruh wafer adalah ≤±1,5%), kekerasan (HV3500 dan ke atas lebih disukai), dan adhesi. Dalam hal efisiensi produksi, poin kunci yang harus diperiksa adalah laju deposisi (sebaiknya peralatan yang mampu mencapai 5 mikron per menit) dan waktu pemompaan vakum. Dalam hal stabilitas peralatan, prioritas harus diberikan untuk memilih peralatan dengan tingkat produksi domestik yang tinggi dari komponen inti (seperti lebih dari 85%) dan konsumsi energi yang rendah untuk mengurangi biaya pemeliharaan selanjutnya. Dalam hal tingkat otomatisasi, pilih sistem kontrol yang sesuai berdasarkan skala produksi. Untuk produksi batch, disarankan untuk memilih peralatan dengan manajemen bahan target cerdas dan fungsi pemantauan jarak jauh.

Biaya pengadaan peralatan harus direncanakan secara wajar dalam kombinasi dengan permintaan kapasitas produksi untuk menghindari konfigurasi yang berlebihan yang mengarah pada pemborosan biaya. Biaya pemeliharaan selanjutnya harus fokus pada tingkat pemanfaatan bahan target, tingkat konsumsi energi, dan umur bagian yang rentan. Pada saat yang sama, perlu untuk memeriksa kemampuan dukungan teknis dari pemasok, termasuk debugging proses, pelatihan personel, dan kecepatan respons purna jual. Pemasok yang dapat memberikan solusi khusus dan layanan teknis jangka panjang harus diprioritaskan. Untuk peralatan bekas, perlu untuk memverifikasi umur bahan target, status set pompa vakum, dan kalibrasi MFC, dan untuk memverifikasi keseragaman dan adhesi melalui potongan sampel yang diukur.

Memilih mesin pelapisan PVD hibrida arc ion + magnetron sputtering yang tepat adalah investasi utama untuk meningkatkan daya saing produk. Disarankan untuk mengklarifikasi persyaratan produksi dan tujuan proses seseorang sebelum membuat keputusan, dan melakukan penilaian komprehensif melalui inspeksi di tempat dari status pengoperasian peralatan, pengujian kinerja sampel, dan metode lainnya.