KR20230071963A - 연료전지용 금속분리판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 불순물 없는 순수 카본 코팅층을 형성할 수 있으면서, 코팅 제조 단가도 낮출 수 있는, 연료전지용 금속분리판 카본 코팅 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적에 따라 본 발명은, Filtered cathodic vacuum Arc(FCVA) 공법에 의한 카본 코팅을 금속 분리판에 대해 실시한다.

Description

연료전지용 금속분리판 및 그 제조방법{A metal separator for fuel cells and a method of manufacturing the same}
본 발명은 연료전지용 금속분리판에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 금속분리판에 대한 카본 코팅 기술에 관한 것이다.
기존의 연료전지용 금속분리판에 대해 전도성 향상과 내식성 향상을 위한 카본 코팅을 실시하고 있으며, 카본 코팅은 이온 건을 이용하여 이루어지고 있다. 즉, 카본을 제공할 수 있는 탄화 수소 계열의 가스를 반응 가스로 공급하고 이온 건으로 이들을 방전시켜 연료전지용 금속분리판에 카본 코팅층을 형성한다. 그러나 이러한 방식의 카본 코팅은 전도성 면에서 우수하지 않고, 불순물이 잔류할 수 있다. 즉, 일반적으로 카본을 코팅하기 위해 이온건, PECVD 등의 공법으로 원재료는 탄화수소 가스를 사용한다. 탄화수소 가스를 사용하면 카본 뿐만 아니라 수소도 같이 혼재되어 있는 코팅층이 형성된다. 그에 따라 순수 카본 코팅층에 비해 전도성과 같은 특성이 다소 떨어지는 문제가 있다. 또한, 이온 건에 의한 카본 코팅 기술은 제조단가가 적지 않다.
등록특허 10-2298876호에서도 금속분리판에 대한 카본 코팅을 PECVD 방법으로 형성하고 있고, 등록특허 10-1446411호도 탄화수소를 이용하여 이온 건으로 카본 코팅을 실시한다(도 3 참조).
본 발명의 목적은 불순물 없는 순수 카본 코팅층을 형성할 수 있으면서, 코팅 제조 단가도 낮출 수 있는, 연료전지용 금속분리판 카본 코팅 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적에 따라 본 발명은, 이온건 보다 Filtered cathodic vacuum Arc(FCVA) 공법에 의한 카본 코팅이 더 우수한 전도성을 부여하는 것을 확인하였다. Filtered cathodic vacuum Arc(FCVA) 공법은 고체 상태의 흑연을 플라즈마화 하여 제품에 증착하는 방법이다. FCVA를 이용한 카본 코팅 공법의 장점은 순수한 카본 고체를 사용해 코팅을 진행하기에 다른 불순물의 첨가 없이 코팅이 가능하다. 그에 따라 FCVA 공법을 이용해 카본을 코팅하는 경우, 이온건 코팅법에 비해 우수한 전도성 특성을 가지게 한다.
또한, multilayer 코팅 기술을 이용하여 부식성도 해결할 수 있다.
본 발명에 따르면, 탄화수소가 아닌 고체 상태의 흑연을 플라즈마화 하여 카본 코팅을 실시하기 때문에, 불순물 없는 카본 코팅을 형성할 수 있으며, 순수 카본 코팅은 전도성이 더 향상된다. 분리판 생산에 적용할 경우 기존의 금, CrN, 이온건 카본 코팅과 대비하여 우수한 성능의 코팅층을 낮은 단가로 코팅할 수 있다.
도 1은 본 발명의 구성을 보여주는 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따라 카본 코팅이 이루어지는 과정을 개략적으로 나타낸 개요도이다.
도 3은 본 발명에 따른 카본 코팅에 대한 층상 구성도이다.
도 4는 본 발명과 종래 기술에 따른 카본 코팅층의 접촉저항 값을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따라 구성된 FCVA 코팅 장치 구성을 보여주는 사진과 모식도와 코팅 조건을 보여주는 테이블이다.
도 6은 본 발명의 FCVA 장치를 더블 벤트 방식으로 구성한 것을 설명하는 모식도와 사진이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명을 설명하는 순서도이고, 도 2는 코팅 장비와 코팅이 이루어지는 과정을 개략적으로 보여주는 개요도이다.
카본 코팅은 기존의 이온건에 의한 코팅과 거의 동일하지만, 탄소 공급원으로 고체상의 탄소(흑연)를 이용한다는 점에서 차이가 있다. 즉, 이온 건 내부에 흑연 타겟을 설치하고 방전 가스를 공급하여 탄소를 플라즈마화 하여 코팅한다.
금속 모재를 준비하여 금속 분리판의 형상으로 가공하고, 초기 세척을 실시한다. 모재는 SUS 또는 Ti를 사용할 수 있다. 초기 세척은 일반적인 습식 세척, 건조 과정을 거친다.
초기 세척을 마친 금속 분리판은 챔버에 장입되고, 온도, 압력과 같은 공정 변수를 조절하여 공정 분위기를 구현한다.
이온건을 이용한 Ar cleaning 공정을 통해 금속 분리판 표면의 산화층 막 제거, 여타 오염물질 제거, 증착전 표면을 활성화시켜 금속분리판의 전도성 및 코팅층의 밀착력을 향상시키도록 플라즈마 세정 및 활성화를 실시한다.
다음, 카본 코팅 진행 전 중간층으로서, 부식전류밀도를 낮추기 위한 CrN, TiN 등의 금속 질화물 기능성 층(layer)을 코팅 한다. 코팅 온도는 200~1,000℃로 하고, 증착방법으로는 PVD, PECVD 등을 이용하여, 1~200nm의 나노 스케일( scale) 두께의 기능성 층(layer)을 형성하며, 이는 흑연상 카본층과 금속분리판 모재 사이에 있는 버퍼층으로 구성 한다.
다음, 버퍼층 위에 카본 층을 형성한다. Filtered cathodic vacuum Arc(FCVA) 공법을 활용하여 카본 이온을 주사, 금속 분리판의 우수한 접촉저항 특성을 구현하는 박막을 형성한다. 탄소공급원으로 고체 흑연 타겟을 사용하며, 200~1,000℃의 공정 온도, 10-2~10-5 Torr의 압력 분위기에서 방전 전압을 0.1~1kw로 하여 코팅을 실시한다. 공급 가스는 탄화수소 및/또는 Ar과 같은 비활성 가스를 이용한다. 즉, 챔버 내, 고체 흑연 타겟을 설치하고, 방전 가스를 공급하여 플라즈마화하여 금속 분리판에 흑연상 카본을 코팅한다.
이때, 흑연상 카본 코팅시 금속 분리판에 축전되는 전하를 방지하고 금속분리판과 흑연상 카본의 접합력을 향상시키기 위해 금속분리판 표면에 -30 ~ -1,200V의 (-)전압을 DC(Direct Current), AC(Alternating Current) 또는 펄스 주파수(0.1kHz~400kHz)로 인가하여 코팅 물질을 가속하는 것이 바람직하다.
공정 온도와 진공도, 기타 조건에 있어 전 공정에서 동일한 조건을 유지, in-situ 상태에서 흑연상 카본막을 형성한다.
Filtered cathodic vacuum Arc(FCVA) 공법은 고체 상태의 흑연을 플라즈마화 하여 제품에 증착하는 방법이다. FCVA를 이용한 카본 코팅 공법의 장점은 순수한 카본 고체를 사용해 코팅을 진행하기에 다른 불순물의 첨가 없이 코팅이 가능하다는 점이다. 그에 따라 FCVA 공법을 이용해 카본을 코팅하는 경우, 이온건 코팅법에 비해 우수한 전도성 특성을 나타내게 한다.
카본 코팅에서, 코팅 온도는 200~1,000℃ 상태에서 흑연상 카본층을 형성하며, FCVA 공법으로 카본 코팅을 진행하는 기술, 고체 흑연 타겟을 사용하며, 방전을 위한 사용 가스(gas)는 Ar 및 탄화수소계열(CxHx)의 가스를 사용할 수 있으며, 나노 scale 두께의 흑연상 카본이 모재 표면에 구성된다. 증착 과정에 있어 카본 이온 자체가 보유하고 있는 에너지와 외부로부터 가해지는 열 에너지, 금속 분리판 모재에 가해지는 전기적 에너지 등에 의해 카본 증착과 결정화가 연속적으로 발생, in situ 상태에서 흑연상 카본 박막이 증착 된다.
이후, 챔버 밖으로 금속 분리판을 취출한다.
본 발명에 의한 카본 코팅은 수소 불순물이 없는 순수 카본 코팅으로서 전도성이 탄화수소를 탄소 공급원으로 사용할 때에 비해 더 향상된다. 또한, 연료전지분리판에 대한 적용에서 양산성과 상대적으로 생산 단가를 낮출 수 있다.
본 발명의 카본 코팅 방법을 요약하면 다음과 같다.
공정 진행 구성은 기존 이온건 코팅법과 동일하다. 연료전지용 금속 분리판 형상으로 가공 및 초기 세척까지 진행된 금속 모재를 공정적용을 위해 챔버에 장입하는 단계; 진공 펌프와 히터를 이용하여 공정 온도·압력 등의 공정 분위기를 구현하는 공정 준비 단계; 플라즈마 소스를 활용하여 Ar 이온을 주사, 금속 분리판의 표면 세정 및 표면 활성화가 이루어지는 플라즈마 전처리 단계; 최종층의 부식전류 특성을 보완하기 위한 버퍼층을 형성하기 위한 박막 형성 단계; PVD, PECVD 등을 활용하여 카본 이온을 주사, 금속 분리판의 우수한 접촉저항 특성을 구현하는 박막 형성 단계; 완성된 금속 분리판을 상온·상압 상태의 챔버 밖으로 꺼내는 취출 단계;를 통해 금속분리판을 제작하며, 표면 플라즈마 세정 및 활성화 단계에 있어 모재의 표면 산화층을 식각 작용을 통해 제거하는 것을 특징으로 하며, 표면 특성 향상을 위한 전 공정에 있어 아주 짧은 시간에 in situ로 진행되는 것을 특징으로 한다.
비활성 가스 이온(Ar ion)에 의한 이온 건 세정(Ion gun cleaning) 공정은 스테인레스 산화막을 제거하여 접촉저항을 더 낮출 수 있으며, 단시간에 코팅을 진행하기 때문에 인라인(inline) 시스템의 양산화 공정에 적용 가능하여 생산단가 감소 및 생산성을 증대 효과를 볼 수 있다.
흑연상 카본 박막 층 형성 단계에 대한 구체적인 구현 예로, 200~1,000℃의 공정 온도, 10-2~10-5 Torr의 압력 분위기에서 플라즈마 전처리에 의해 활성화된 금속 분리판의 표면에 PVD, PECVD 등의 플라즈마 소스를 통해 이온화된 카본이 증착되는 단계이며, 그 증착 과정에 있어 카본 이온 자체가 보유하고 있는 에너지와 외부로부터 가해지는 열 에너지, 금속 분리판 모재에 가해지는 전기적 에너지 등에 의해 카본 증착과 결정화가 연속적으로 발생, in situ 상태에서 흑연상 카본 박막이 증착 되는 것을 특징으로 한다.
연료전지 분리판용 모재(SUS, Ti 소재)의 표면에 진공 상태에서 코팅을 진행하며, 코팅 온도는 200~1,000℃에서 상태에서 흑연상 카본층을 형성하며, FCVA 공법으로 카본 코팅을 진행하는 기술, 고체 흑연 타겟을 사용하며, 방전을 위한 사용 가스(gas)는 Ar 및 탄화수소계열(CxHx)의 가스를 사용할 수 있으며, 나노 scale 두께의 흑연상 카본이 모재 표면에 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속분리판을 제공한다.
상기에서, 코팅 전처리 방법으로 이온건을 이용한 비활성 가스 세정(예를 들면, Ar cleaning) 공정을 통해 금속 분리판 표면의 산화층 막 제거, 여타 오염물질 제거, 증착전 표면을 활성화시켜 금속분리판의 전도성 및 코팅층의 밀착력을 향상시킬 수 있다.
카본 코팅 진행 전 중간층으로 부식전류밀도를 낮추기 위한 CrN, TiN 등의 금속 질화물 기능성 layer를 코팅 하며, 코팅 온도는 200~1,000℃에서 기능성 layer를 형성하되, 증착방법으로는 PVD, PECVD 등을 이용하여 1~200nm의 나노 scale 두께의 기능성 layer가 흑연상 카본층과 금속분리판 모재 사이에 구성되게 한다.
흑연상 카본 코팅시 금속 분리판에 축전되는 전하를 방지하고 금속분리판과 흑연상 카본의 접합력을 향상시키기 위해 금속분리판 표면에 -30 ~ -1,200V의 (-)전압을 DC(Direct Current), AC(Alternating Current) 또는 펄스 주파수(0.1kHz~400kHz)로 인가하여 코팅 물질을 가속하는 것이 바람직하다.
공정 온도와 진공도, 기타 조건에 있어 전 공정에서 동일한 조건을 유지, in-situ 상태에서 흑연상 카본막을 형성한다.
또한, 흑연상 카본층의 코팅은, 공정 압력 10-2~10-5 torr의 진공상태에서 일정 온도(200~1,000℃)를 유지시킨 후 금속분리판 표면에 증착과 동시에 흑연상 카본을 증착 시키는 방법으로 이루어진다.
도 4는 본 발명과 종래 기술에 따른 카본 코팅층의 접촉저항 값을 비교한 그래프이다.
Ti 소재 기판 위에 종래 기술인 이온 건 카본 코팅과 본 발명에 따른 FCVA 카본 코팅층의 접촉 저항 값을 비교한 그래프로, 이온 건을 사용한 경우 22.8mΩcm2 인데 비해, 본 발명의 것은 15.8mΩcm2로 31% 정도 낮다.
도 5는 본 발명에 따라 구성된 FCVA 코팅 장치 구성을 보여주는 사진과 모식도와 코팅 조건을 보여주는 테이블이다.
본 발명의 FCVA 코팅 장치는 FCVA 소스를 이용하여 플라즈마를 발생시키며, 1000Φ 직경과 1200mm 높이의 진공 챔버에서 증착이 이루어진다. 초기 진공도는 10-5~10-6torr 이고, 음극 역할을 하는 탄소 타겟에 바이어스 전압을 인가하여 이온을 가속하며, 바람직하게는 펄스 DC를 바이어스 전원으로 사용한다. 히터는 200 내지 1000℃로 작동된다. 장치의 운전은 전자동 또는 반자동으로 할 수 있다.
본 발명의 FVA의 아크 발생부로부터 1차적으로 플라즈마 경로를 편향시키는 부분까지는 본 출원인의 등록특허 10-0321202호에 기재된 음극 아크 증착 장치에 사용된 음극 아크 소스 부분과 거의 동일한 구조를 갖는다. 즉, 음극, 양극, 음극 후면의 영구자석, 음극 주변부에 배치된 소스 전자석, 양극 근처의 촉발 전극, 발생된 플라즈마의 통로가 되는 플라즈마 덕트, 플라즈마 덕트에 배치된 배플, 플라즈마 덕트 주변에 배치된 전자석들, 그리고 구부러진 플라즈마 경로 부분에 배치된 편향용 전자석은 동일하게 배치된다. 그러나 본 발명은 FCVA 장치를 상기 공보의 것을 더욱 개선하여, 더블 벤트 방식으로 구성하였다.
도 6은 본 발명의 FCVA 장치를 더블 벤트 방식으로 구성한 것을 설명하는 사진과 모식도이다.
본 발명의 FCVA 장치는 플라즈마의 경로를 2회 구부러지도록 구성하였다. 아크 발생부(A)에서 음극을 고체 탄소로 하고, 여기에 바이어스 전압을 인가하여 코팅 물질인 아크 플라즈마를 발생시키다. 발생된 아크 플라즈마는 거대 입자인 드랍릿을 포함하고 있으며, 이는 코팅 표면을 해할 수 있으므로 아크 플라즈마의 경로를 구부려 드랍릿을 필터링한다. 아크 플라즈마의 경로를 1차적으로 구부린 구간을 필터링부(B)라 한다. 상기 필터링부(B)를 아크 플라즈마가 통과하면서 아크 플라즈마는 가속되고 거대 입자가 제거된다. 1회 편향된 아크 플라즈마의 경로를 다시 2차적으로 구부려 아크 플라즈마를 방출시켜 챔버 내 모재에 코팅한다. 즉, 2차적으로 구부린 구간을 출구부(C)라 하고, 출구부에서는 필터링부에서 이송된 아크 플라즈마에 포함된 이온을 방출시켜 모재 기판에 증착한다. 2회 편향된 경로에 의해 다시 한번 거대 입자가 필터링되고 아크 플라즈마가 가속될 수 있다. 2회의 편향된 경로에 의해 ta-C 코팅은 매우 우수한 표면조도를 나타낼 수 있다. 즉, 더블 벤트 구조에 의해 고순도 'C' 박막을 증착할 수 있으며, 극히 평탄한(Ultra-smooth) 표면조도를 가질 수 있다. 다만, 아크 플라즈마 경로를 1회 편향한 경우에 비해, 증착률은 다소 낮아진다.
상기 실시예를 변형하여 더블 벤트 구조와 동일한 방식의 아크 플라즈마 경로 구부림 구조를 더 추가한 3중 이상의 벤트 구조도 구현될 수 있다.
한편, 챔버 내에 피증착물인 금속분리판 모재는 지그에 고정되어 공전 및 자전되며, 한번의 공정에서 다수의 금속분리판에 대해 균일한 코팅면을 형성하기 위해, 지그의 동작을 설계할 필요가 있다. 모재가 전체 지그의 중심이 되는 회전축에 대해 공전하면서 자체 축에 대해 자전하는 2폴드 구조로 구성될 수 있고, 더 나아가 지그 중심 회전축에 대해 공전하면서 자체 축에 대해 자전하되, 자체 축을 중심으로 소정 회전 반경을 두고 공전하는 방식으로 구성한 3폴드 구조로 설계될 수 있다. 이는 마치 태양계에서 태양을 중심으로 지구가 자전하고 지구를 중심으로 달이 공전하는 구조와 같이 모재를 회전시키며 증착하는 것이다. 3폴드 지그는 지그 중심 회전축, 상기 지그 중심 제1 회전축에 대해 소정 반경을 갖고 공전하면서 자전하는 제2 자전축, 상기 자전축에 대해 다시 소정 반경을 갖고 공전하는 제3 공전축을 포함한다. 모재는 상기 제3 공전축에 고정되어 공전, 자전, 자선축에 대한 공전의 동작을 동시에 실시하게 된다. 이러한 회전 동작으로 인해 탄소 코팅은 모재 전체에 좀 더 균일하게 이루어질 수 있다.
상술된 사항에서 별도의 정의가 없는 경우, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 단수형은 문맥에 의해 복수형을 포함할 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 제작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
아크 발생부(A)
필터링부(B)
출구부(C)

Claims (12)

  1. 연료전지용 금속 분리판으로서,
    금속 모재의 표면에 대해, 고체 흑연 타겟을 사용하고, 비활성 가스 또는 탄화수소 가스를 방전 가스로 사용하여 플라즈마를 발생시켜 흑연상 카본층을 나노 사이즈 두께로 코팅하는 FCVA(Filtered cathodic vacuum Arc) 공법에 의해 흑연상 카본 코팅층을 포함한 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지용 금속 분리판은 흑연상 카본층 형성 전에 버퍼층으로서 금속질화층이 나노사이즈 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 버퍼층 형성 전에 플라즈마 전처리에 의해 금속 분리판의 산화층과 오염이 제거된 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판.
  4. 연료전지용 금속 분리판의 제조방법으로서,
    금속 모재를 준비하고, 연료전지용 분리판으로 가공하고, 초기 세척 한 후,
    챔버에 초기 세척된 금속 분리판을 장입하고,
    탄소 공급원으로서, 고체 흑연 타겟을 설치하고, 방전 가스로서 비활성 가스 또는 탄화수소 가스를 공급하여 플라즈마를 발생시켜 탄소 플라즈마에 의하여 FCVA(Filtered cathodic vacuum Arc) 공법에 의해 흑연상 카본 코팅층을 나노사이즈 두께로 금속 분리판에 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 금속 분리판에 대해 카본 코팅층을 형성하기 전에, 버퍼층을 형성하며, 상기 버퍼층은 나노사이즈 두께의 금속 질화물을 포함하고, 버퍼층의 형성은 이온 건에 의한 질화 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 버퍼층 형성 전에, 비활성 가스를 이용한 플라즈마 방전을 일으켜, 플라즈마 세정을 실시하여 금속 분리판의 산화물층과 오염을 제거하고, 표면을 활성화하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서, 흑연상 카본 코팅층을 형성함에 있어서, 금속 분리판에 축전되는 전하를 방지하고 금속분리판과 흑연상 카본의 접합력을 향상시키기 위해 금속 분리판 표면에 -30 ~ -1,200V의 (-)전압을 DC(Direct Current), AC(Alternating Current) 또는 펄스 주파수(0.1kHz~400kHz)로 인가하여 코팅 물질을 가속하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 제조방법.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서, 코팅 공정 조건으로서, 온도는 200~1,000℃로 하고, 10-2~10-5 Torr의 압력 분위기로 하여 in-situ 상태로 흑연상 카본 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 제조방법.
  9. 제4항에 있어서, 방전 전압은 0.1~1kw로 하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 제조방법.
  10. 연료전지용 금속 분리판의 제조장치를 구성하는 FCVA(Filtered cathodic vacuum Arc) 소스로서,
    아크 플라즈마를 발생시는 아크 발생부;
    상기 아크 발생부에서 발생된 아크 플라즈마의 경로를 구성하는 필터링부; 및
    상기 필터링부로부터 아크 플라즈마를 방출시켜 모재에 전달하는 출구부;를 포함하고,
    상기 아크 발생부와 상기 필터링부는 서로 구부러진 각도로 연결되고, 상기 필터링부와 상기 출구부도 서로 구부러진 각도로 연결되어 더블 벤트 구조를 이루어 상기 아크 발생부에서 발생된 아크 플라즈마가 상기 출구부로부터 방출되기 까지 2회 편향되어 거대 입자가 제거되고 모재에 도달되게 하는 것을 특징으로 하는 FCVA(Filtered cathodic vacuum Arc) 소스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 아크 발생부는,
    음극;
    상기 음극과 소정 간격을 두고 배치된 양극;
    상기 음극 후면에 배치된 영구자석과 음극 주변부에 배치된 소스 전자석;
    상기 양극 근처에 배치된 촉발 전극;
    상기 음극으로부터 발생된 플라즈마의 통로가 되는 플라즈마 덕트;
    상기 플라즈마 덕트에 배치된 배플;
    상기 플라즈마 덕트 주변에 배치된 전자석들;을 포함하고,
    상기 음극은 고체 탄소이고, 상기 고체 탄소 음극에 바이어스 전압을 인가하고,
    상기 필터링부와 출구부는 플라즈마 경로를 이루는 플라즈마 덕트를 포함하고 플라즈마 덕트 주변에 전자석을 포함하고,
    구부러진 플라즈마 경로 부분의 플라즈마 덕트 연결부 외측에 편향용 전자석을 구비하는 것을 특징으로 하는 FCVA(Filtered cathodic vacuum Arc) 소스.
  12. 제10항 또는 제11항의 FCVA(Filtered cathodic vacuum Arc) 소스;
    상기 FCVA(Filtered cathodic vacuum Arc) 소스의 출구부와 연결된 챔버; 및
    상기 챔버 안에 모재인 금속분리판을 고정하는 지그;를 포함하고,
    상기 지그는 3폴드 지그로서,
    지그 중심부의 제1 회전축;
    상기 제1 회전축에 대해 소정 반경을 갖고 공전하면서 자전하는 제2 자전축; 및
    상기 제2 자전축에 대해 다시 소정 반경을 갖고 공전하는 제3 공전축;을 포함하고, 모재는 상기 제3 공전축에 고정되어 공전, 자전, 자전축에 대한 공전의 동작을 동시에 실시하게 되는 것을 특징으로 하는 FCVA(Filtered cathodic vacuum Arc) 증착 장치.









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