专利名称：平面离子源增强沉积镀膜机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于等离子体表面物理气相沉积技术领域。
背景技术：
传统的真空镀膜机由真空系统、加热系统、偏压电源、供气系统、工件传动系统以及金属离子蒸发源组成。在较高温度条件下镀制薄膜。本发明的设备，在传统镀膜机的基础上增加平面离子源，产生气体离子清洗和增强沉积薄膜，镀膜设备及工艺的优点在于镀膜温度低，膜基结合力高，易于控制薄膜的结构和性能。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种平面离子源产生气体离子，清洁活化工件表面和增强沉积高结合力薄膜的平面离子源增强沉积镀膜机。
本实用新型的技术解决方案是，平面离子源增强沉积镀膜机，包括真空系统、工件传动装置12、蒸发源、平面离子源8和平面离子源进气管5，平面离子源进气管5与真空室11连接，工件传动装置12安装在真空室11内，蒸发源和平面离子源8同时安装在真空室11壁上。
本实用新型还包括加热器13，加热器13固定在真空系统中的真空室11内。
本实用新型还包括偏压电源15，偏压电源15的正极接真空室11，偏压电源15的负极接工件14。
蒸发源是磁控溅射9。
蒸发源是真空弧10。
平面离子源由水冷阳极2、狭缝阴极1、磁体3、阴极屏蔽6、送气管5和电源7组成，阴极屏蔽6在狭缝阴极1内部，水冷阳极2在狭缝阴极1内部，并正对狭缝阴极1的狭缝，磁体3在狭缝阴极1内部，送气管5连接到狭缝阴极1内部，电源7正极与水冷阳极2连接，电源7负极与狭缝阴极1连接。在放电室4中充入同种或分别充入不同气体，如Ar，N2或含碳-氢气体、氧气等其它混合气，在数Pa～10-2Pa量级真空条件下，在磁场和电场作用下产生载能的离子；根据实际要求设计阴极的狭缝和离子束的角度α，水冷阳极和狭缝形状离子束角度一般在0～60°，氩气一般作为清洗的离子气源或混合气的载气源。
平面离子源产生的离子束方向和金属离子的方向都朝向工件镀膜表面， 清洗工件表面时，一般送入氩气；在镀制薄膜送入反应气体，在平面离子源一侧或两侧安装磁控溅射或多弧金属源如图2。被镀工件表面，一般距离平面离子源和磁控溅射源60-200mm范围，两个放电室送入相同气体，采用同种金属靶时，镀制相同成份的薄膜，如送入不同气体时，可以连续镀制多层纳米薄膜和合金膜系，在镀制薄膜时，可以在工件上施加偏压。
平面离子源狭缝阴极1的狭缝朝向工件14。
真空室11为卧式，工件在固定于真空室内的平面离子源8和蒸发源的一侧，工件传输机构12为水平传输机构。
真空室11为立式，工件固定在真空室11内，位于双面平面离子源8和双面蒸发源的两侧，双面平面离子源8和双面蒸发源传输机构12为纵向传输机构。
真空室11为圆形立式，平面离子源8与蒸发源固定在真空室11壁上，工件传输机构12为回转机构。
在卧式和立式真空室中，一般镀制大型工件。
本实用新型达到的有益效果是平面离子源产生带有一定能量的气体离子，能够清洗工件，并与金属离子反应形成高结合力和所需组织结构的膜层。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型的平面离子源的截面结构。
图2是本实用新型的平面离子源与平面磁控溅射排列形式示意图。
图3是本实用新型的平面离子源与孪生磁控溅射排列形式示意图。
图4是本实用新型的平面离子源与平面磁控溅射和真空弧源排列形式示意图。
图5是本实用新型的平面离子源与真空弧源排列形式示意图。
图6是本实用新型的真空系统示意图。
图7是本实用新型真空室为卧式的结构示意图。
图8是本实用新型的立式真空室主视结构示意图。
图9是本实用新型的立式真空室俯视结构示意图。
图10是本实用新型的圆形立式真空室结构示意图。
具体实施方式
本实用新型由真空室、平面离子源和磁控溅射组成。
1、平面离子源产生的离子束方向和金属离子的方向都朝向工件镀膜表面，清洗工件表面时，送入氩气；在镀制薄膜送入反应气体，在平面离子源两侧安装磁控溅射或多弧金属源，被镀工件表面距离平面离子源和磁控溅射源，两个放电室送入相同气体，采用同种金属靶时，镀制相同成份的薄膜，在镀制薄膜时，施加偏压。
2、平面离子源离子能量400～2000V，束流1～20mA/cm可调。清洗后镀制超硬薄膜，按一定比例通入Ar、N2和C2H2混合气体与钛金属离子蒸发源蒸发的钛离子沉积Ti3NC、Ti2NC、TiNC膜系。沉积温度从室温到200℃之间。更换Ti靶为Zr、Cr等靶材后，合成ZrN、CrN等硬质膜。
3、镀制多层纳米复合膜系，选择不同的金属蒸发源如Ti、Ag和分别通入不同的气氛Ar、Ar+O2，在玻璃基体上制备TiO2-Ag-TiO2复合薄膜。
权利要求1.平面离子源增强沉积镀膜机，包括真空系统、工件传动装置(12)和蒸发源，其特征在于，还包括平面离子源(8)和平面离子源进气管(5)，平面离子源进气管(5)与真空室(11)连接，工件传动装置(12)安装在真空室(11)内，蒸发源和平面离子源(8)同时安装在真空室(11)壁上。
2.根据权利要求书1所述的平面离子源增强沉积镀膜机，其特征在于，还包括加热器(13)，加热器(13)固定在真空系统中的真空室(11)内。
3.根据权利要求书1所述的平面离子源增强沉积镀膜机，其特征在于，还包括偏压电源(15)，偏压电源(15)的正极接真空室(11)，偏压电源(15)的负极接工件(14)。
4.根据权利要求书1所述的平面离子源增强沉积镀膜机，其特征在于，蒸发源是磁控溅射(9)。
5.根据权利要求书1所述的平面离子源增强沉积镀膜机，其特征在于，蒸发源是真空弧(10)。
6.根据权利要求1所述的平面离子源增强沉积镀膜机，其特征在于，平面离子源由水冷阳极(2)、狭缝阴极(1)、磁体(3)、阴极屏蔽(6)、送气管(5)和电源(7)组成，阴极屏蔽(6)在狭缝阴极(1)内部，水冷阳极(2)在狭缝阴极(1)内部，并正对狭缝阴极(1)的狭缝，磁体(3)在狭缝阴极(1)内部，送气管(5)连接到狭缝阴极(1)内部，电源(7)正极与水冷阳极(2)连接，电源(7)负极与狭缝阴极(1)连接。
7.根据权利要求1、6所述的平面离子源增强沉积镀膜机，其特征在于，平面离子源狭缝阴极(1)的狭缝朝向工件(14)。
8.根据权利要求1所述的平面离子源增强沉积镀膜机，其特征在于，真空室(11)为卧式，工件在固定于真空室内的平面离子源(8)和蒸发源的一侧，工件传输机构(12)为水平传输机构。
9.根据权利要求1所述的平面离子源增强沉积镀膜机，其特征在于，真空室(11)为立式，工件固定在真空室(11)内，位于双面平面离子源(8)和双面蒸发源的两侧，双面平面离子源(8)和双面蒸发源传输机构(12)为纵向传输机构。
10.根据权利要求1所述的平面离子源增强沉积镀膜机，其特征在于，真空室(11)为圆形立式，平面离子源(8)与蒸发源固定在真空室(11)壁上，工件传输机构(12)为回转机构。
专利摘要平面离子源增强沉积镀膜机属于等离子体表面物理气相沉积技术领域。平面离子源增强沉积镀膜机包括真空系统、加热系统、偏压系统、供气系统、工件传动机构以及平面离子源和磁控溅射、多弧等金属溅射蒸发源。平面离子源是由内阳极、狭缝阴极、磁场、阴极屏蔽和气路组成。在一定的真空条件下，产生带有一定能量的气体离子、清洗工件表面，与金属蒸发源产生的金属离子反应，在工件表面沉积高结合力的薄膜。主要用于工模具、装饰镀膜和功能薄膜等领域，尤其适用于大面积的平面形状工件表面镀膜。
文档编号C23C14/32GK2690417SQ0321154
公开日2005年4月6日 申请日期2003年2月20日 优先权日2003年2月20日
发明者李国卿, 关秉羽, 李剑锋 申请人:大连理工大学