Sputtering system: come funziona questo processo di coating?

Lo sputtering è una tecnica di deposizione di film sottili, eseguita sottovuoto, in cui gli atomi o gli ioni di un materiale di destinazione vengono “espulsi” da un target solido e depositati su un substrato (oggetto che riceve il materiale) per formare uno strato sottile.

Gli sputtering system rappresentano una tecnologia chiave nel campo del rivestimento sottovuoto, in quanto hanno una vasta gamma di applicazioni sia nel settore decorativo che in quello industriale tecnico funzionale. Questi impianti PVD (Physical Vapor Deposition) sono ampiamente utilizzati per fornire proprietà ai substrati, quali:

  • Buona resistenza chimica e meccanica: durezza, resistenza all’usura e resistenza alla corrosione, il che li rende adatti ad essere utilizzati come rivestimenti protettivi su materiali più vulnerabili.
  • Uniformità di spessore degli strati, anche su grandi superfici.
  • Spessore controllabile con alta precisione, a seconda delle esigenze di applicazione.
  • Ottima adesione dei materiali sui substrati.
  • Composizione chimica e spessore del film modulabili per applicazioni su larga scala, al fine di garantire specifiche proprietà ottiche legate alla riflessione, trasmissione e assorbimento della luce.

Durante il processo di sputtering, si utilizzano solitamente temperature relativamente basse rispetto ad altre tecniche di deposizione, il che rende possibile il deposito anche su materiali sensibili alle alte temperature quali le plastiche e il vetro. Proprio per questo motivo viene considerata una delle soluzioni PVD più flessibili in commercio.

Come funzionano gli impianti Sputtering?

Il processo di sputtering avviene all’interno di una camera sottovuoto, in cui si crea un ambiente a bassa pressione. All’interno della camera viene posizionato un target, ovvero il materiale che si desidera depositare. Quando la camera raggiunge una condizione di vuoto ottimale, viene emesso un gas (ad esempio Argon) che consente la formazione di un plasma, necessario per provocare la collisione degli ioni con il target e il conseguente rilascio del materiale. Il substrato su cui si desidera depositare il film sottile è posizionato all’interno della camera di vuoto e quando gli atomi di materiale entrano in contatto con la sua superficie, si condensano per formare un film sottile.

Gli impianti sputtering consentono un controllo totale dei parametri del processo, quali la potenza di sputtering, la pressione del gas e il tempo di deposizione, ciò influisce sulle caratteristiche finali del film come lo spessore, la composizione e la struttura.

Il monitoraggio del procedimento permette di ottimizzare sempre di più le deposizioni e garantire risultati facilmente riproducibili.

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Applicazioni del PVD sputtering

Gli impianti sputtering trovano applicazione in moltissimi campi, alcuni di questi sono:

  • Decorativo: gli sputtering system sono ampiamente utilizzati per il rivestimento di oggetti come rubinetteria, gioielli, maniglie, orologi, utensili da cucina, componenti automobilistici o componenti di arredamento. L’utilizzo di materiali come l’oro, l’argento, il platino e altre leghe metalliche consente di ottenere un aspetto elegante e Prezioso su questi oggetti.
  • Industriale Tecnico funzionale: impiegati per migliorare le proprietà di superficie dei componenti e degli strumenti. Ad esempio, gli strumenti di taglio possono essere rivestiti con uno strato sottile e duro per aumentare la resistenza all’usura e all’abrasione.
  • Energie rinnovabili: nell’industria fotovoltaica lo sputtering viene utilizzato per depositare sottili strati di materiali semiconduttori per la produzione di celle solari (quali ossido di Zinco o ossido di indio-stagno).
  • Biomedicina e Biosensori.

Molti settori industriali e di ricerca hanno cominciato ad utilizzare questa tecnica di deposizione proprio per la sua straordinaria versatilità d’uso, che la rende una risorsa preziosa per il progresso scientifico e per lo sviluppo di risorse tecnologiche innovative.

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La resa estetica dello sputtering PVD

La tecnologia Sputtering viene sempre più utilizzata nel settore decorativo per le sue proprietà estetiche. Le finiture decorative realizzate con impianti sputtering si differenziano da altri tipi di coating per via della loro texture vellutata, cristallina e omogenea.

Attualmente il PVD sputtering viene utilizzato per creare prodotti dal design accattivante, per via della sua raffinatezza. La resa estetica dipende dai materiali utilizzati per comporre il film, che ne influenzano il colore, lo spessore depositato e ne determinano la lucentezza, la trasparenza, l’opacità e la riflettenza. La satinatura e la ruvidità del substrato contribuiscono poi a dare il cosiddetto effetto cool-touch, la bellezza trasmessa grazie alla percezione tattile, per un risultato unico e ammaliante.

Vantaggi dello Sputtering rispetto ad altri tipi di impianti PVD

Per riassumere i vantaggi della tecnica sputtering:

  • Eccellente adattabilità: consente di depositare un’ampia varietà di materiali, inclusi metalli, ossidi, nitruri e altri composti. Uno dei vantaggi principali di questa tecnologia è proprio la possibilità di deporre materiali con un punto di fusione elevato, che sarebbero difficili da evaporare termicamente.
  • Deposizione a bassa temperatura: le temperature a cui viene eseguito lo sputtering sono relativamente basse, questo riduce sensibilmente il rischio di rovinare un substrato sensibile al calore.
  • Alta gestibilità: lo sputtering offre un controllo molto buono dello spessore del substrato che si vuole ottenere, pur mantenendo un’uniformità perfetta.
  • Maggiore aderenza: l’energia cinetica degli ioni che promuove l’interazione tra i materiali, favorisce un’adesione maggiore tra substrato e rivestimento.
  • Scalabilità: questi sistemi sono altamente scalabili e possono essere facilmente integrati nelle linee di produzione esistenti, rendendoli adatti sia per le grandi aziende che per le piccole imprese.