진공증착코팅기술 도입

2. 증발가열

(1) 저항가열증발
저항 가열 증발은 가장 간단하고 가장 일반적으로 사용되는 가열 방법으로 일반적으로 융점이 1500℃ 이하인 코팅 재료에 적용 가능하며 와이어 또는 시트 형태의 고융점 금속(W, Mo, Ti, Ta, 질화붕소 등)은 일반적으로 적절한 모양의 증발원으로 만들어지고 증발 재료로 채워지며 전류의 줄열을 통해 도금 재료를 녹이거나 증발 또는 승화시킵니다. 증발원의 모양은 주로 다중 가닥 나선형, U자형, 사인파, 박판, 보트, 콘 바구니 등을 포함합니다. 동시에 이 방법은 증발원 재료가 높은 융점, 낮은 포화 증기압, 안정적인 화학적 특성을 가져야 하며 고온에서 코팅 재료와 화학 반응이 없고 내열성이 좋으며 전력 밀도의 변화가 작아야 합니다. 증발원을 통해 높은 전류를 사용하여 직접 가열하여 필름 재료를 가열하고 증발시키거나 필름 재료를 흑연과 특정 재료로 만든 도가니에 넣습니다. 고온에 강한 금속산화물(A2O2, B0 등) 및 기타 물질을 간접 가열하여 증발시킵니다.
저항 가열 증착 코팅에는 다음과 같은 한계가 있습니다. 내화성 금속은 증기압이 낮아 박막을 형성하기 어렵고, 일부 원소는 열선과 합금을 형성하기 쉬우며, 균일한 합금 박막 조성을 얻기가 쉽지 않습니다. 저항 가열 증착법은 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 조작이 간편하기 때문에 증착법의 매우 일반적인 응용 분야입니다.

(2) 전자빔 가열 증발
전자빔 증발은 코팅 재료를 수냉식 구리 도가니에 넣고 고에너지 밀도의 전자빔으로 충격을 가하여 증발시키는 방법입니다. 증발원은 전자 방출원, 전자 가속 전원, 도가니(일반적으로 구리 도가니), 자기장 코일, 냉각수 세트 등으로 구성됩니다. 이 장치에서는 가열된 재료를 수냉식 도가니에 넣고 전자빔이 재료의 아주 작은 부분만 충격하는 반면 나머지 재료의 대부분은 도가니의 냉각 효과로 매우 낮은 온도를 유지하는데, 이를 도가니의 충격된 부분으로 볼 수 있습니다. 따라서 증발을 위한 전자빔 가열 방법은 코팅 재료와 증발원 재료 사이의 오염을 피할 수 있습니다.
전자빔 증발원의 구조는 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 스트레이트 건(불 건), 링 건(전기적 편향), 그리고 e-건(자기적 편향)입니다. 하나 이상의 도가니를 증발 시설에 설치하여 여러 물질을 동시에 또는 개별적으로 증발시키고 증착할 수 있습니다.

전자빔 증발원은 다음과 같은 장점이 있습니다.
① 전자빔 충격 증발원의 높은 빔 밀도는 저항 가열원보다 훨씬 더 큰 에너지 밀도를 얻을 수 있으며, W, Mo, Al2O3 등과 같은 고융점 물질을 증발시킬 수 있습니다.
②코팅재료를 수냉식 구리 도가니에 넣어 증발원재료의 증발과 그 사이의 반응을 피할 수 있다.
③코팅재 표면에 직접 열을 가할 수 있어 열효율이 높고 열전도 및 열복사 손실이 적습니다.
전자빔 가열 증발법의 단점은 전자총에서 나오는 1차 전자와 코팅재 표면에서 나오는 2차 전자가 증발 원자와 잔류 가스 분자를 이온화시켜 필름의 품질에 영향을 미치는 경우가 있다는 것입니다.

(3) 고주파 유도가열 증발
고주파 유도 가열 증발은 코팅 재료가 있는 도가니를 고주파 나선형 코일의 중앙에 배치하여 고주파 전자기장의 유도 하에서 코팅 재료가 강한 와전류와 히스테리시스 효과를 발생시켜 필름층이 기화될 때까지 가열되도록 하는 것입니다. 증발원은 일반적으로 수냉식 고주파 코일과 흑연 또는 세라믹(산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화붕소 등) 도가니로 구성됩니다. 고주파 전원 공급 장치는 수만에서 수십만 Hz의 주파수를 사용하며, 입력 전력은 수에서 수백 킬로와트입니다. 박막 재료의 부피가 작을수록 유도 주파수는 높아집니다. 유도 코일 주파수는 일반적으로 수냉식 구리관으로 만들어집니다.
고주파 유도가열 증발법의 단점은 입력전력을 미세하게 조절하기 쉽지 않다는 점이며, 다음과 같은 장점이 있습니다.
① 높은 증발속도
②증발원의 온도가 균일하고 안정적이기 때문에 코팅액 방울이 튀는 현상이 발생하기 어렵고 증착막에 핀홀 현상이 생기는 것도 피할 수 있다.
③증발원을 한 번만 로딩하면 되므로 온도 조절이 비교적 쉽고 간편합니다.