PVD 아크 스퍼터링 코팅 공법 장단점 비교

PVD 아크 스퍼터링 코팅 공법은 박막 코팅 산업에서 가장 많이 사용되는 코팅 방법입니다. PVD 방식에 속하는 아크와 스퍼터링 코팅 공법의 장단점에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

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아크 & 스퍼터링 공법

아크와 스퍼터링 공법은 PVD 공법 중에서 많이 사용되는 공법입니다.

아크 방식은 고체 타켓에 고전압을 걸고, 트리거를 이용하여 아크를 발생시켜 타켓 소스를 이온화시켜 코팅을 합니다.
아크 공법

스퍼터링 공법은 방전을 유도해서 얻어진 이온을 고체 원료 물질에 출동시켜 원료 원자를 추출하고 이를 제품에 코팅하는 공법입니다.
스퍼터링 공법

높은 밀착력: 고에너지의 전기적 방전을 통해 금속을 이온화시켜 제품에 코팅되기 때문에 높은 밀착력을 같습니다, 스퍼터링 방식도 밀착이 높지만 아크 방식이 더 좋습니다.
높은 증착 속도: 방크 방전에 의해 이온화율이 매우 높으며 코팅 속도가 매우 빠릅니다.
높은 코팅 두께: 코팅 속도가 높고 높은 밀착력으로 두께를 매우 높게 올릴 수 있습니다. 30um까지도 올려서 사용하는 경우도 많이 있습니다.
저렴한 코팅 비용: 높은 코팅 속도로 다른 방식 대비 저렴한 비용으로 코팅을 할 수 있습니다.
다양한 코팅 레이어: 여러가지 물질을 이용하여 다양한 코팅 디자인을 만들 수 있습니다.

높은 공정 온도: 아크 방식은 높은 에너지로 코팅이 되기 때문에 공정 온도가 매우 높습니다. 기본적으로 300~500도정도 된다고 생각하시면 됩니다. 높은 온도에 의한 제품이 변형 또는 경도 드랍이 발생할 수 있습니다.
높은 조도: 고 에너지 방전으로 물질의 표면을 이온화하는 과정에서 덩어리로 떨어져 제품에 코팅되는 경우가 많이 있습니다. 이렇게 덩어리로 제품에 코팅이 되면서 표면 조도가 안 좋아집니다. 그래서 코팅 후 래핑 공정이 있는 경우가 많이 있습니다. (아크 공법의 단점인 조도를 개선하기 위해 아크건 설계를 최적화 또는 필터를 달아 개선하는 경우도 있습니다)

깨끗한 표면: 스퍼터링 공법은 고르고 균일한 박막을 올릴 수 있으며, 표면 조도가 매우 좋습니다. 표면이 매우 깨끗하기 때문에 후처리가 필요 없습니다.
낮은 공정온도: 아크 대비 상대적으로 낮은 공정 온도에서 코팅이 가능합니다. 템퍼링 온도가 낮은 제품도 열변형 및 경도드랍 걱정없이 처리가 가능합니다. 소재의 전처리 방벙에 따라 온도를 제어하여 처리할 수 있습니다.
다양한 코팅 레이어: 여러가지 물질을 이용하여 다양한 코팅 디자인을 할 수 있습니다.

스퍼터링 공법은 이온화율이 낮기 때문에 증착 속도가 매우 낮습니다. 이에 생산성이 다른 코팅 대비 낮은 편입니다. 스퍼터링은 증착 속도가 느리가 때문에 박막으로 코팅하는 경우가 대부분입니다.
고비용: 생산성이 낮기 때문에 코팅 비용이 타 코팅 대비 비싼 편입니다. 설비 단가 또한 타 코팅 설비 대비 비싼 편입니다.

아래는 일반적인 공법 비교 자료입니다. 어떤 물질을 코팅하는냐에 따라 달라질 수 있습니다.