專利名稱：離子真空鍍膜方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子真空鍍膜方法與裝置。
背景技術(shù)：
離子真空鍍膜方法與裝置采用磁控柱狀弧源多弧離子鍍膜，其裝置是在鍍膜室中央安裝旋磁控柱狀弧源(管狀)。由鍍膜室、工件轉(zhuǎn)架、磁控柱狀弧源、進(jìn)氣(鍍不同材料時需要通入不同的工作氣體)系統(tǒng)、弧源電源、工件加熱源、引弧系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、工件偏壓電源組成。柱弧源由管狀金屬材料作靶材、管內(nèi)安裝數(shù)根條形永磁體，永磁體在靶管內(nèi)(包括旋轉(zhuǎn)和往返運(yùn)動)運(yùn)動。弧斑呈線狀沿柱弧靶全長分布，并沿柱弧靶面掃描。從而提供在高真空條件下的將弧源由管狀金屬材料的靶材和氣體材料以離子方式鍍膜至工件上。如CN96218605. 8提出一種旋轉(zhuǎn)磁控柱狀弧源多弧離子鍍膜機(jī)，在鍍膜室中央安裝旋轉(zhuǎn)磁控柱狀弧源。主要由鍍膜室、工件轉(zhuǎn)架、旋轉(zhuǎn)磁控柱狀弧源、進(jìn)氣系統(tǒng)、弧源電源、 烘烤加熱源、引弧針系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、工件偏壓電源組成。柱弧源由管狀金屬材料作靶材、管內(nèi)安裝數(shù)根條形永磁體，永磁體在靶管內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動?；“叱示€狀沿柱弧靶全長分布，并沿柱弧靶面掃描。旋轉(zhuǎn)磁控柱狀弧源多弧離子鍍膜機(jī)有立式結(jié)構(gòu)、臥式結(jié)構(gòu)、箱式結(jié)構(gòu)。然而以上方法有很多不足之處然而現(xiàn)有的多弧離子鍍膜的方法產(chǎn)生的多弧離子粒子粗，有霧滴現(xiàn)象，引弧集中于磁力環(huán)，管狀靶的刻蝕不均勻，二三天就要修正靶面，需要及時調(diào)整磁鋼與靶材的距離，靶材的利用度低，也極大影響了真空鍍的工作效率；另一不足是多弧管狀靶的離子束分散，弧光松散無規(guī)則，在靶管表面串動，靶管表面刻蝕不勻，易在靶管的兩端表面產(chǎn)生凹槽，大大影響了靶的使用壽命，這是由于弧的牽引靠外電機(jī)牽引靶管內(nèi)的磁鋼來回運(yùn)動而運(yùn)動，磁鋼在管內(nèi)的高溫條件下易退磁，從而影響引弧作用，上述不足對離子鍍的質(zhì)量和生產(chǎn)效率均有極大影響。95105971. 8提出的柱形靶電弧汽相淀積裝置及方法，多弧離子鍍膜在于用電磁線圈控制弧班運(yùn)動的柱形靶的電弧汽相淀積裝置，以電磁線圈貫穿整個靶長，并通以直流或交變電流，使線圈整體在靶面上產(chǎn)生運(yùn)動的電磁場進(jìn)行對靶材離子體引弧。需要采用電磁線圈控制弧班運(yùn)動的柱形靶的電弧汽相淀積，這只線圈需要很大的體積，在實(shí)用中有明顯
障礙--------要不控制引弧的效果不好，要不就是沒法在真空室內(nèi)安裝這種線圈。離子真
空鍍膜方法已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，又如201020197886制備太陽能電池背電極膜層的裝置，還包括制備耐磨層工件的方法等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種離子真空鍍膜方法與裝置，采用非機(jī)械磁體控制方式， 離子引弧能夠均勻或任意方式移動，控制靶材每處引弧的離子量，離子鍍層細(xì)膩，和工件結(jié)合層的質(zhì)量高；靶材的長度不受限制，靶材的利用率高，使用壽命長，運(yùn)行中無需調(diào)整與維修，應(yīng)用范圍廣的離子真空鍍膜方法與裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種離子真空鍍膜方法與裝置，靶材的兩端均施加獨(dú)立工作的弧源電源，每個弧源電源分別進(jìn)行電壓高低或弧源電流大小的控制，即弧源電源電壓高低或弧源電流大小的的變化分別施加于靶材的兩端，弧源電源電壓高或電流大時離子體 的離子量大，發(fā)束能力強(qiáng)，尤其是每只電源均以相同周期的方式進(jìn)行電流大小的強(qiáng)弱變化控制，且靶材一端弧源電源電壓最高或電流最大時，靶材另一端施加的弧源電源電壓低或電流小。根據(jù)兩端施加的弧源電源電壓的高低或弧源電源電流大小的控制，離子引弧能夠均勻或任意方式移動，控制靶材每處引弧的離子量；可采取可控硅電壓調(diào)節(jié)器的電源調(diào)節(jié)設(shè)備，尤其是以微處理器控制的方式對可控硅進(jìn)行調(diào)節(jié)。靶材施加的電壓或電流大小自動進(jìn)行均勻速度的控制，電弧均勻移動，可以通過最大絕對電壓進(jìn)行控制獲得不同的離子束，離子細(xì)膩可保證離子鍍層的細(xì)膩和鍍層和結(jié)合層的質(zhì)量，同時結(jié)合施加的氮?dú)饣驘N類氣體(如乙炔乙烯等工作氣體)的量對施加的弧源電源的最高電壓和變化的強(qiáng)弱周期。在靶材兩端均施加獨(dú)立工作的弧源電源，每個弧源電源分別進(jìn)行電流大小的控制，即弧源電源電流大小的變化分別施加于靶材的兩端，如果工件不均勻分布，控制需要離子束量的區(qū)域施加高一些的電壓，得到大一些電流，跑弧的離子增加。所述弧源電源電壓高時電流大、發(fā)出的離子量大，發(fā)束能力強(qiáng)。本發(fā)明的改進(jìn)是，每根靶材均采用圓柱形實(shí)心靶材。其使用的壽命極長，而且靶材均勻消耗，運(yùn)行過程無須調(diào)整。本發(fā)明的有益效果圓柱形實(shí)心靶材，四周的離子束發(fā)散均勻，經(jīng)施加的電壓自動進(jìn)行均勻速度的控制，電弧均勻移動，上述缺點(diǎn)均可以克服，在保證引弧的離子量大(亦可以通過絕對電壓或電流大小進(jìn)行控制獲得不同的離子束)，離子細(xì)膩可保證離子鍍層的細(xì)
膩和鍍層和結(jié)合層的質(zhì)量，從而保證在需要功能性離子鍍層的質(zhì)量--------如耐磨層、耐
腐蝕層有特定要求時的本發(fā)明可以通過參數(shù)控制方便完成，比現(xiàn)有技術(shù)明顯優(yōu)越。引弧通過弧源施加電源2、在實(shí)心靶材在均勻弧源施加電源(也可以根據(jù)工件情況任意控制某個區(qū)域的離子量的大小，使某個工件附近的離子量進(jìn)行控制)。本發(fā)明無需磁鋼，靶長度不受限制，靶材的利用率高，使用壽命比多弧離子平面靶的壽命有二個數(shù)量級的增高(如實(shí)用中可以使用鈦靶或鋯靶可以使用二年無需要更換)，本發(fā)明在實(shí)際運(yùn)行中無需調(diào)整與維修。在實(shí)際使用中靶溫低，離子束的粒子細(xì)度好，離子可控制得集中、能量大，與工件的附著力更好，使鍍品光潔，功能性離子鍍層的質(zhì)量好則保證了特殊工件的離子鍍膜。因此，本發(fā)明可以應(yīng)用于不銹鋼材料的表面裝飾，也用于半導(dǎo)體工藝(包括太陽能光電產(chǎn)品)中的各種鍍膜，選擇不同的鍍膜材料，本發(fā)明也可以用于耐磨層的離子鍍，也包括合金鍍。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是本發(fā)明平面板鍍膜時卷成筒狀，柱狀靶位于筒的柱心位置的示意圖。實(shí)心靶材1、弧源施加電源2、3、電源控制器4、鍍膜真空室5、工件6，偏壓7。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用非機(jī)械磁體控制方式離子引弧，通過靶材的兩端施加電壓的變化，所述靶材的兩端并不限于在棒狀靶的端面，也可以在靶材棒的任意兩個部位接入電壓，但最好在靶材兩端，使靶材能夠均勻的消耗，采用實(shí)心柱狀棒作為靶材是優(yōu)化的選擇。在靶材兩端均施加獨(dú)立工作的弧源電源，每個弧源電源分別進(jìn)行電流大小的控制，即弧源電源電流大小的變化分別施加于靶材的兩端，如果工件不均勻分布，可以控制需要離子束量的區(qū)域施加高一些的電壓，得到大一些電流，跑弧或引弧的離子增力卩。所述弧源電源電壓高時電流大、發(fā)出的離子量大，發(fā)束能力強(qiáng)。每根靶材均采用圓柱形實(shí)心靶材，其使用的壽命極長，而且靶材均勻消耗，運(yùn)行過程無須調(diào)整。每只電源進(jìn)行強(qiáng)弱變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如以均以相同周期的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如采取可控硅電壓調(diào)節(jié)器的電源調(diào)節(jié)設(shè)備，尤其是以微處理器控制的方式對可控硅進(jìn)行調(diào)節(jié)。對均勻的工件，如對一平板進(jìn)行均勻鍍膜，采用一只柱狀靶，平面板卷成筒狀或折成U形、V形均可，繞在柱狀靶周圍，柱狀靶位于爐體中心即筒的柱心位置，工件接偏壓7工件接偏壓。則每只電源均以相同周期的方式進(jìn)行電壓或電流的強(qiáng)弱變化，且靶材一端弧源電源電壓或電流最高時，靶材另一端施加的弧源電源電壓就低。根據(jù)兩端施加的弧源電源電壓或弧源電源電流的高低大小控制，離子引弧能夠均勻或任意方式移動，可以控制靶材長度不同位置引弧的離子量。對單根靶材實(shí)心靶材，平面板卷成筒狀的臥式結(jié)構(gòu)。靶材施加的電壓自動進(jìn)行均勻速度的控制，電弧均勻移動，可以通過最大絕對電壓或電流值進(jìn)行控制獲得不同的離子束，離子細(xì)膩可保證離子鍍層的細(xì)膩和鍍層和結(jié)合層的質(zhì)量，同時結(jié)合施加的氮?dú)饣驘N類氣體(用于鍍制合金或化合物時，采用乙炔乙烯等工作氣體)的量對施加的弧源電源的最高電壓或電流變化的強(qiáng)弱周期。每只電源進(jìn)行強(qiáng)弱變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如以均以相同周期的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如采取可控硅電壓調(diào)節(jié)器的電源調(diào)節(jié)設(shè)備，尤其是以微處理器控制的方式對可控硅進(jìn)行調(diào)節(jié)。 每只電源也可以以任何方式獨(dú)立進(jìn)行周期的調(diào)節(jié)方式，以不同周期的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)變可， 并不需要同步，現(xiàn)有技術(shù)均容易實(shí)現(xiàn)，宏觀上的對仍能控制各區(qū)域跑弧的強(qiáng)弱，相應(yīng)離子有多有少。當(dāng)然，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不 受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明方法范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和等同，這些變化和改進(jìn)會落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求
1.一種離子真空鍍膜方法，其特征是靶材的兩端均施加獨(dú)立工作的弧源電源，每個弧源電源分別進(jìn)行電壓高低或弧源電流大小的控制，即弧源電源電壓高低或弧源電流大小的的變化分別施加于靶材的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子真空鍍膜方法，其特征是每只弧源電源均以相同周期的方式進(jìn)行電流大小的強(qiáng)弱變化控制，且靶材一端弧源電源電壓最高或電流最大時，靶材另一端施加的弧源電源電壓低。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特征是根據(jù)靶材兩端施加的弧源電源電壓的高低或弧源電源電流大小的控制，離子引弧能夠均勻或任意方式移動，控制靶材每處引弧的離子量；采取可控硅電壓調(diào)節(jié)器的電源調(diào)節(jié)設(shè)備，以微處理器控制的方式對可控硅進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特征是靶材施加的電壓或電流大小自動進(jìn)行均勻速度的控制，電弧均勻移動，可以通過最大絕對電壓進(jìn)行控制獲得不同的離子束，離子細(xì)膩可保證離子鍍層的細(xì)膩和鍍層和結(jié)合層的質(zhì)量，同時結(jié)合施加的氮?dú)饣驘N類氣體的量對施加的弧源電源的最高電壓和變化的強(qiáng)弱周期。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特征是在靶材兩端均施加獨(dú)立工作的弧源電源，每個弧源電源分別進(jìn)行電流大小的控制，即弧源電源電流大小的變化分別施加于靶材的兩端，如果工件不均勻分布，控制需要離子束量的區(qū)域施加高一些的電壓，得到大一些電流，跑弧的離子增加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特征是每只電源進(jìn)行強(qiáng)弱變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，均以相同周期的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，采取可控硅電壓調(diào)節(jié)器的電源調(diào)節(jié)設(shè)備或以微處理器控制的方式對可控硅進(jìn)行調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特征是每根靶材均采用圓柱形實(shí)心靶材。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特征是對一平板進(jìn)行均勻鍍膜，采用一只柱狀靶，平面板卷成筒狀，柱狀靶位于筒的柱心位置，則每只電源均以相同周期的方式進(jìn)行強(qiáng)弱變化，且靶材一端弧源電源電壓最高時，靶材另一端施加的弧源電源電壓則低。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子真空鍍膜方法，其特征是平面板卷成筒狀為臥式。
全文摘要
離子真空鍍膜方法，靶材的兩端均施加獨(dú)立工作的弧源電源，每個弧源電源分別進(jìn)行電壓高低或弧源電流大小的控制，即弧源電源電壓高低或弧源電流大小的的變化分別施加于靶材的兩端。每只弧源電源均以相同周期的方式進(jìn)行電流大小的強(qiáng)弱變化控制，且靶材一端弧源電源電壓最高或電流最大時，靶材另一端施加的弧源電源電壓低。本發(fā)明用圓柱形實(shí)心靶材，四周的離子束發(fā)散均勻，經(jīng)施加的電壓自動進(jìn)行均勻速度的控制，電弧均勻移動，上述缺點(diǎn)均可以克服，保證在需要功能性離子鍍層的質(zhì)量。
文檔編號C23C14/32GK102321869SQ20111027496
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者王敬達(dá) 申請人:王敬達(dá)