真空めっき(PVD・CVD)の概要と利点・欠点

加工設備の一例

株式会社NCネットワーク様

概要と代表的な用途例

反応容器内を真空にして、金属や金属酸化物、窒化物、炭化物などをガス化あるいはイオン化して品物の表面に蒸着させるめっき技術です。
PVD(真空蒸着やスパッタリング、イオンプレーティングなど)、CVDなど多様な手法が機能や装飾用途で活用されています。
ハーフミラーや導電性ITO膜、DLCなどの超硬質皮膜などを付与できます。
半導体製造には不可欠な技術でもあります。

主な利点・欠点

利点：
大半の金属、非金属素材に処理が可能です。
金属単体だけでなく、金属の化合物薄膜も作成できるので、耐摩耗性に優れた装飾皮膜から、金型や工具類の超硬質コーティングまで、広い分野で利用されています。

欠点：
電気めっきに比較して量産性が低く、高コストとなってしまいます。
装飾用途の場合、皮膜の種類によってはトップコートが必要になります。

PVD(物理気相成長法)とCVD(化学気相成長法)の原理

PVD（物理気相成長法）の原理
蒸着法	蒸着法は真空中で膜にしたい材料を蒸発させ、その蒸気が基板に到着して堆積することで皮膜を形成する方法です。蒸発材料や基板に電気的に印加させることもなく、気化した材料がそのまま基板に到達するため基板のダメージが少なく、純度の高い皮膜が形成できます。
イオンプレーティング	イオンプレーティングは蒸着法とほぼ同じ原理で、異なるのは蒸発粒子をプラズマ中を通過させプラスの電荷を帯させ基板にマイナスの電荷を印加して蒸発粒子を引きつけて堆積させ皮膜を形成させます。蒸着法に比べ密着性の強い皮膜が形成されます。
スパッタリング	スパッタリングは、プラズマなどにより高いエネルギーをもった粒子を材料に衝突させ、その衝撃で材料成分をたたき出し、その粒子を基板上に膜を堆積させることで皮膜を形成する方法です。材料をそのままたたき出しているので合金の成分がそのまま基板上に堆積することができます。

イオン工学的表面処理技術「イオンプレーティング・蒸着法・スパッタリング（PVD）」

CVD(化学気相成長法)の原理
プラズマCVD	膜としたい元素を含むガスを導入し、プラズマにより励起（れいき）や分解をさせて基板表面で吸着・反応等を経て皮膜を形成する方法で。プラズマを用いるため、熱CVD に比べて低温での成膜が可能でありPVD法と比べても非常につき周りが良い特徴があります。