一种配置气体离子源的真空离子镀膜机制造技术

本发明专利技术涉及一种配置气体离子源的真空离子镀膜机，属于真空离子镀膜技术领域。本镀膜机至少包括一个真空室和其中的一套导电工件（转）架和一台气体离子源，以及一台直流或者一台脉冲直流电源；电源通过三组开关分别为导电工件（转）架建立负偏压及驱动该气体离子源；第一、第二组均由两个同时开闭的开关组成，且不得同时开闭；该电源的正极通过第一组的一个开关与气体离子源的阳极相连，该电源的正极同时通过第二组的一个开关与真空室壁相连；该电源的负极同时通过第一组的另个开关和第二组的另个开关与导电工件（转）架相连；导电工件（转）架和真空室壁分别接在第三组开关的两端上。本发明专利技术可充分发挥气体离子源和电源的功能，减少设备配置成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于真空离子镀膜
，特别涉及配置气体离子源的真空离子镀膜机的改进。
技术介绍
在真空离子镀膜技术的应用发展中，气体离子源受到越来越多的关注和重视。由于气体离子源具有方向性，在其作用区域内产生高密度的气体离子(等离子体)，可以应用到如下几个方面(a)当气体离子源通入惰性气体(如氩气)时，可以对工件表面进行高强度的气体离子轰击清洗。该清洗过程集中在一个局部的作用区域内，比普通氩离子辉光轰击的能量密度大很多；与阴极电弧金属离子轰击相比，又不存在金属粒子沾覆工件表面造成污染的副作用。(b)当气体离子源通入含碳有机气体时，可以单独进行气体离子镀制类金刚石(DLC)膜层，或者结合其他金属蒸发源如磁控溅射源镀制掺金属DLC膜层。(c)当气体离子源通入反应气体(如氧气或氮气)时，可以进行工件表面的气体离子轰击反应处理(如氧化或氮化过程)。(d)当气体离子源通入反应气体(如氧气或氮气)，与其它金属蒸发源如磁控溅射源一同工作时，就可以进行气体离子源增强(辅助)反应离子镀膜。目前常规配置气体离子源的真空离子镀膜机主要包括真空室1及设置在其中的导电工件(转)架2、气体离子源3，以及驱动气体离子源3的直流电源4和为导电工件(转)架2建立负偏压的直流电源7。常规配置气体离子源的真空离子镀膜机电连接方法如图1所示。图中，导电工件(转)架2接在偏压直流电源7的负极，真空室1壁接电源7的正极；气体离子源3的阴极和阳极对应接在电源4的负极和正极上，离子源3的阴极短接在真空室1壁上。直流电源4驱动气体离子源3放电工作时，直流电源7同时在导电工件(转)架2上建立负偏压，两台电源相互独立地工作。当工件表面出现电弧打火，工件偏压电源7会立即启动灭弧动作(瞬间短时切断电源)；而气体离子源电源则很难监测到打火现象，往往不能同步动作，继续输出气体离子，致使工件上电弧打火得以维持，烧坏工件表面。所以同时使用二台独立电源的常规方法存在着被镀工件容易电弧打火的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是对已有的配置气体离子源的真空离子镀膜机进行改造，克服已有技术的不足之处，充分发挥气体离子源和电源的功能，减少设备配置成本。本专利技术提出的一种配置气体离子源的真空离子镀膜机，至少包括一个真空室和设置在其中的一套导电工件(转)架和一台气体离子源，以及一台直流电源或者一台脉冲直流电源；其特征在于，所述的一台电源通过三组开关分别为所述的一套导电工件(转)架建立负偏压及驱动所述的一台气体离子源；该三组开关中的第一、第二组均由两个同时开闭的开关组成，且第一、二组的开关不得同时开闭，第三组开关为一个开关；该真空离子镀膜机的电连接关系为所述电源的正极通过第一组的第一个开关与所述气体离子源的阳极相连，该电源的正极同时通过第二组的第二个开关与真空室壁相连；该电源的负极同时通过第一组的第二个开关和第二组的第一个开关与导电工件(转)架相连；该导电工件(转)架和真空室壁分别接在第三组开关的两端上。该导电工件(转)架与真空室可以相互电绝缘。上述结构中至少有一个由真空室外通入气体离子源内部的进气口；在气体离子源上至少有一个向真空室内布气的出气口；离子源放电工作时需向离子源内通入至少一种气体；至少有一个可接电阴极，该电极与真空室可以电绝缘；至少有一个可接电阳极通到真空室外，该阳极与真空室电绝缘。上述的直流电源至少有一个输出正极；至少有一个输出负极；可以进行开启和关闭；可以在其输出正负极之间输出电压、电流或功率。上述的脉冲直流电源是在所述的直流电源输出的基础上，叠加反向的单极脉冲串，反向脉冲的频率在5-150kHz范围内或者在所述频率范围内可以调整；反向脉冲的峰值电压选定在正向直流电压的105％-150％之间或者在所述电压范围内可以调整，反向脉冲的脉宽最大达脉冲周期时间的90％或者在0％-90％脉宽范围内可以调整。本专利技术的特点及效果(a)采用本专利技术的电连接方法的气体离子源，直流电源或脉冲直流电源输出功率直接施加在气体离子源阳极和导电工件(转)架上的被镀工件之间。该电源能够及时有效地启动灭弧动作，既可避免工件上电弧打火损坏，也可避免气体离子源靶体金属溅射，污染镀膜过程。彻底解决了气体离子源常规用法中容易出现的灭弧失效问题。(b)由气体离子源飞出的气体离子受到导电工件(转)架被镀工件上的负电压的吸引，直接从被镀工件电场上获取动能，类似于工件加偏压下的辉光氩离子轰击过程。优点是气体离子源的作用区域是局部的，放电功率一般也比氩离子辉光轰击大很多。因此，气体离子源的气体离子轰击清洗作用更强、更为有效。(c)本专利技术的气体离子源的阴极与真空室壁电绝缘，气体离子源放电工作时其阴极处于悬浮电位，随着放电工作状态和真空室环境相应变化，但是其阴极和阳极间的电位差肯定小于电源4施加的工作电压。气体离子源阴阳极间较小的电位差，使得阴阳极间电弧放电的可能性降低，打火的能量减小，进而减少或避免气体离子源金属靶体的溅射的可能。(d)本专利技术的直流电源用于气体离子源工作时，不应在导电工件(转)架上施加负偏压；当气体离子源不工作时，该电源又可用于在导电工件(转)架的被镀工件上建立负偏压。因此，一台电源完全满足了两方面工作，不会带来任何不便或限制。因此，一台配置气体离子源真空离子镀膜机就可以节省一台直流电源或者一台脉冲直流电源，降低设备成本。附图说明图1为已有配置气体离子源的真空离子镀膜机的结构及电连接示意图。图2为本专利技术配置气体离子源的真空离子镀膜机的结构及电连接示意图。图3为本专利技术的实施例1结构及电连接示意图。图4为本专利技术实施例1的控制电路图。图5为本专利技术的实施例2和实施例3结构及电连接示意图。图6为本专利技术的实施例4结构及电连接示意图。图7为本专利技术的实施例5结构及电连接示意图。具体实施例方式本专利技术提出的配置气体离子源的真空离子镀膜机，结合附图及实施例进一步说明如下本专利技术提出的配置气体离子源的真空离子镀膜机如图2所示。图2中1、2、3、4所示部件与图1中的相同，所不同点为(a)只保留一台直流电源或者一台脉冲直流电源4，图1中的电源7不再需要；(b)增加了三组开关71、72，81、82和9。71和72为一个双刀单掷开关，两个刀同时开闭；也可以是一个接触器的两组独立触点。81和82与71和72相同。9为一个单刀单掷开关，或是一个接触器的一组触点。开关71和72和开关81和82不可以同时启动闭合，应另外建立硬件逻辑对它们进行相互锁定，以保证安全。其电连接关系为电源4的正极通过开关71与气体离子源3的阳极相连，电源4的正极同时还通过开关82与真空室壁相连；该电源的负极同时通过开关72和开关81与导电工件(转)架2相连；开关9的两端则分别接在导电工件(转)架2和真空室1壁上。本专利技术的电源工作过程为当71和72闭合、81和82断开时，电源4的正极接在气体离子源3的阳极上，电源4的负极接在导电工件(转)架2上。这时直流电源4驱动气体离子源3产生出气体离子，这些气体离子又受到直流电源4在导电工件(转)架2上建立电场的吸引，加速轰击到被镀工件上。用作气体离子源电源；当81和82闭合，71和72断开时，直流电源4的正极接在真空室1壁上，直流电源4的负极接在工件(转)架2上。这时直流电源4用于在导电工件(转)架2上建立负偏压。用作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配置气体离子源的真空离子镀膜机，至少包括一个真空室和设置在其中的一套导电工件（转）架和一台气体离子源，以及一台直流电源或者一台脉冲直流电源；其特征在于，所述的一台电源通过三组开关分别为所述的一套导电工件（转）架建立负偏压及驱动所述的一台气体离子源；该三组开关中的第一、第二组均由两个同时开闭的开关组成，且第一、二组的开关不得同时开闭，第三组开关为一个开关；该真空离子镀膜机的电连接关系为：所述电源的正极通过第一组的第一个开关与所述气体离子源的阳极相连，该电源的正极同时通过第二组的第二个开关与真空室壁相连；该电源的负极同时通过第一组的第二个开关和第二组的第一个开关与导电工件（转）架相连；该导电工件（转）架和真空室壁分别接在第三组开关的两端上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董骐，杜建，钟钢，张首忠，罗蓉平，
申请(专利权)人：北京丹鹏表面技术研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]