Le processus de métallisation PVD (Physical Vapor Deposition) implique le dépôt de films métalliques minces sur un substrat par une série d'étapes comprenant l'évaporation, le transport, la réaction et le dépôt. Ce processus est réalisé sous vide afin de garantir une application efficace et contrôlée du revêtement métallique.
Évaporation : La première étape de la métallisation PVD est l'évaporation. Dans cette phase, un matériau cible, généralement un métal, est soumis à une source de haute énergie telle qu'un faisceau d'électrons ou d'ions. Ce bombardement déloge les atomes de la surface de la cible et les vaporise. Les atomes vaporisés sont alors prêts à être déposés sur la pièce.
Transport : Après l'évaporation, les atomes vaporisés doivent être transportés de la cible au substrat, c'est-à-dire à la pièce à revêtir. Ce mouvement s'effectue dans un environnement sous vide, qui minimise les collisions avec d'autres particules et garantit un chemin direct et efficace pour que les atomes atteignent le substrat.
Réaction : Si la cible est un métal, les revêtements PVD sont souvent constitués d'oxydes métalliques, de nitrures, de carbures et de matériaux similaires. Pendant la phase de transport, les atomes de métal peuvent réagir avec certains gaz tels que l'oxygène, l'azote ou le méthane. Cette réaction se produit en phase vapeur et est cruciale pour la formation de composés spécifiques sur le substrat.
Dépôt : L'étape finale est le dépôt des atomes vaporisés et ayant potentiellement réagi sur le substrat. Lorsque ces atomes atteignent le substrat, ils se condensent et forment un film mince. Le processus de dépôt s'effectue atome par atome, ce qui améliore l'adhérence du film au substrat et permet l'utilisation d'une large gamme de matériaux, y compris les métaux, les céramiques, et même les plastiques et le verre.
Le procédé PVD est polyvalent et peut être utilisé pour déposer des films d'épaisseurs variables, allant généralement de quelques angströms à des milliers d'angströms. Les vitesses de dépôt peuvent varier, mais les vitesses habituelles se situent entre 1 et 100 A/s. Le dépôt en phase vapeur est avantageux car il permet de déposer presque tous les matériaux inorganiques en utilisant des procédés non polluants, et les films peuvent être constitués d'un seul matériau, de couches de composition graduelle ou de revêtements multicouches. Les principales techniques de dépôt en phase vapeur comprennent la pulvérisation cathodique, l'arc cathodique et l'évaporation thermique, chacune étant choisie en fonction des propriétés souhaitées du film et du type de matériau à déposer.
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