一、原理差异
PVD:通过物理过程(如蒸发、溅射、离子镀等)将固态材料转化为气态,沉积在基材表面形成薄膜,不涉及化学反应。
CVD:通过化学反应(如热分解、氧化还原等)在基材表面生成固态沉积层,属于原子级化学合成。
二、工艺条件
温度
PVD:沉积温度较低(通常<500℃),适合热敏感材料(如已加工的晶圆、高速钢刀具)。
CVD:需高温(900℃~1100℃),可能引发基材变形或脱碳层,适用于耐高温材料(如硬质合金)。
环境
PVD:在真空或低压环境中进行。
CVD:常需氢气等反应气体,部分工艺需高压环境。
三、涂层特性
厚度与均匀性
PVD:涂层较薄(2~5μm),均匀性略逊,但可实现原子级厚度控制。
CVD:涂层更厚(5~10μm),且高度均匀致密。
材料适用性
PVD:支持金属、合金、陶瓷等多种材料。
CVD:主要用于陶瓷、聚合物及某些金属化合物(如Al₂O₃、TiN)。
力学性能
PVD:压应力涂层,抑制裂纹扩展,适合高精度刃具(如钻头、铣刀)。
CVD:附着力强,耐高温氧化性能优异,适用于重型切削。
四、应用场景
PVD:
优势领域:低温敏感场景(如半导体晶圆、精密刃具)、复杂形状基材(如装饰件)。
典型产品:立铣刀、钻头、刀片等锋利刃具。
CVD:
优势领域:高温耐磨场景(如硬质合金刀具)、需厚涂层的粗加工。
典型产品:车削刀具、抗高温氧化涂层刀片。
五、环保与成本
PVD:工艺环保(无有害副产物),但设备成本较高。
CVD:设备简单、适合量产,但需处理反应气体,部分工艺存在环保风险56。
六、发展趋势
复合技术:如PACVD(等离子体辅助CVD)结合PVD低温优势与CVD涂层致密性,适用于超硬涂层(金刚石、CBN)。
低温优化:CVD技术通过改进工艺(如MTCVD)降低温度至700℃~900℃,提升适用性。
总结:PVD与CVD在原理、温度、材料适应性及应用场景上差异显著,选择时需结合基材特性、工艺要求及成本综合考量。