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Arc Beschichtung

Die Funktionsweise des lichtbogengestützten Aufdampfens ist die Folgende:

In die Lichtbogensäule eines Vakuumbogens expandiert der kalte Metalldampf, der von einem thermischen Verdampfer, z.B. einem Schiffchenverdampfer, "abströmt" (Abbildung). Der Metalldampf wird durch die Elektronen des Kathodenfleckplasmas einer kalten Kathode angeregt und ionisiert. Das "Brennmedium" des Vakuumlichtbogens ist somit der Metalldampf des thermischen Verdampfers. Der Ionisationsgrad und die Ionenenergie sind eine Funktion des Bogenstroms. Durch Plasmaexpansion entstehen in diesem Bogentyp überthermische Ionen und Neutrale. Die Ionenenergie kann zusätzlich durch eine Vorspannung der Anode oder des Substrathalters über Größenordnungen erhöht werden.

Das lichtbogengestützte Aufdampfverfahren zeichnet sich aus durch:

  • die Kombination von Metalldampf- u. Lichtbogenquelle als Ionisationsquelle (= Kombination aus bekannten Quellen)
  • hohe Rate (mehrer µ / min)
  • eine höhere Wartungsfreundlichkeit durch modularen Aufbau (Plasma nur bei Bedarf)
  • eine Einstellbarkeit der Winkeldivergenz und des Streugrades
  • eine gute Reproduzierbarkeit der Beschichtungsparameter
  • homogene Beschichtung von 3D-Bauteilen
  • gut geeignet für Reaktivprozesse

Charakteristische Eigenschaften der mit diesem Verfahren abgeschiedenen Schichten sind:

  • hohe Haftfestigkeit
  • feinkörnige Schichtstruktur (einstellbare Kristallitgrößen von wenigen nm bis µm)
  • geringe Pinholedichte
  • gute Barriereeigenschaften
  • hohe Reflektivität
  • hohe elektrische Leitfähigkeit auch bei ultradünnen Schichten (<< 10 nm ), dicke Schichten ( bis einige µm )
  • hoher Korrosionsschutz