기능성 박막 증착과 수분·용매 제거로 부품 표면 특성을 극대화하는 설비
기능성 박막 증착과 수분·용매 제거로 부품 표면 특성을 극대화하는 설비
부품 본연의 재료적 한계를 표면 처리만으로 극복할 수 있습니다. 강재 절삭 공구에 TiN·TiCN·Al₂O₃ 박막을 수 마이크로미터 코팅하면 공구 수명이 수배~수십 배 연장됩니다.
반도체 웨이퍼에는 수 나노미터 두께의 절연막·전도성 금속층을 증착해 회로를 구성하고, 의료 기기에는 생체 친화성 코팅으로 인체 내 부작용을 최소화합니다.
휘발성 원료 가스(프리커서)가 고온에서 분해·반응하여 기판 표면에 고체 박막으로 증착됩니다. 복잡한 형상도 균일하게 코팅되는 것이 특징입니다.
공구 산업에서는 TiN, TiCN, Al₂O₃ 다층 복합 코팅이 표준화되어 있습니다. 각 층은 고유 역할을 수행합니다. 하층 TiN은 탄소 확산을 차단해 결합력을 유지하고, 상층은 고경도·내열성을 제공합니다.
고진공 챔버 내에서 고체 타겟을 물리적 충격이나 가열로 기화시킨 후 이온화하여 기판에 충돌·증착합니다. CVD보다 낮은 온도에서 진행되어 모재의 열변형을 방지합니다.
금속·합금·세라믹 등 다양한 소재 코팅이 가능합니다. 의료기기 생체 친화성 코팅, 고급 장식 코팅, 항공우주 고온 부품에 폭넓게 활용됩니다.
에폭시·폴리우레탄·실리콘·PTFE 등 고분자 코팅재를 도포 후 열처리로에서 경화합니다. 자동차 도장, 화학 설비 부식 방지, 의료기기 표면 처리에 적용됩니다.
코팅 경화는 온도·시간·분위기를 정밀하게 제어해야 합니다. 온도가 낮으면 경화 불완전, 너무 높으면 코팅재 열화가 발생합니다.
전통적인 열풍 건조는 표면부터 가열하므로, 내부 수분이 빠져나오기 전에 표면이 먼저 굳는 '표면 경화(Case Hardening)'가 발생합니다. 내부 수분이 갇혀 균열·변형이 생깁니다.
강제 순환 팬으로 챔버 전 구역에 열풍을 균일하게 분배하면 표면 경화를 최소화합니다. 온도·풍속·배기를 정밀 제어하는 건조 프로파일 설계가 핵심입니다.
리튬이온 배터리 전극 공정에서 건조는 전체 제조 시간의 90%를 차지하는 병목 공정입니다. 양극재·음극재 슬러리를 두껍게 코팅한 후 건조 시, 바인더 마이그레이션(용매 증발 시 바인더가 표면으로 쏠리는 현상)으로 균열이 발생하는 것이 주요 과제입니다.
NMP 등 유기 용매 사용 공정에서는 방폭 구조와 유증기 배출 시스템이 필수적으로 적용됩니다.
| 방식 | 원리 | 공정 온도 | 설비 비용 | 주요 적용 |
|---|---|---|---|---|
| CVD | 화학 반응으로 박막 증착 | 높음 | 높음 | 절삭 공구, 반도체 |
| PVD | 물리적 충격으로 박막 증착 | 낮음 | 중간 | 의료기기, 장식, 항공 |
| 고분자 경화 | 도포 후 열경화 | 매우 낮음 | 낮음 | 자동차 도장, 화학 설비 |