真空镀膜离子镀装置的阴极磁控装置的制作方法

本实用新型涉及一种磁控装置，具体的说是真空镀膜离子镀装置的阴极磁控装置。

背景技术：

真空电弧离子镀镀膜技术为机械加工、工具等领域提供的耐磨涂层得到了广泛的应用，其原理是这种方法具有沉积速度快，结合力好等优点。但是也存在有缺陷，比如以矩形金属靶材为例，在离子镀膜过程中会产生大量的金属液滴，使得膜层表面粗糙度高、摩擦系数高，涂层质量不好；电弧本身是连续随机走动光斑产生的情况的现象，所以必须在金属靶材背后制造磁场，通过电磁原理所产生的作用力，把光斑限制在特定范围内走动。矩形金属靶材表面磁控系统原理如图。

为提高电弧运行速度和稳定性，得到表面更少液滴、小液滴的优异涂层，常规的阴极磁场系统则是在阴极的背后中心安装一排磁铁、之后以此磁场为中心，外围加一个亥姆霍兹线圈来组成整个阴极表面磁场的控制系统。硬质涂层技术主要有阴极电弧离子镀技术和磁控溅射技术，目前国际上负有盛名的涂层公司主要有balzers、Platit和sulzers德国的cemecon和PVT公司，英国的Teer等公司。其中，只有cemecon和TEER公司是采用磁控溅射技术，而其他公司都与阴极电弧离子镀技术为主。电弧技术和磁控溅射技术的区别主要为：电弧技术可以获得接近90%的离化率和较快的沉积速率，但存在液滴的问题；磁控溅射技术可以获得平整的表面，但离化率和沉积速率都相对较低。目前，这两种技术都在不断向前发展，balzers公司采用的是最传统的小圆弧技术，但是用过提高圆弧靶的直径的方式，提高了冷却效率，使得液滴的尺寸相对传统圆弧等小。PVT公司采用的是矩形电弧技术，用增大面积和加长电弧运动轨迹的方法来提高靶材的冷却，使得液滴尺寸小于1um；Platit公司采用的是圆柱电弧技术，在电弧工作的同时，靶管旋转，使靶材获得充分的冷却，成液滴尺寸为0.01微米数量级。

如图1所示的矩形阴极靶材3：靶材的背面有磁铁2，这种磁场控制离子的结果会使得靶材表面4不在是随机的刻蚀，而是把刻蚀区域1限制在了有磁场的区域，这也意味着靶材的使用率有所改善。但使用率也仅为仅为45%左右。目前，为改善上述缺点，工业生产中可以方便控制的就是外加横向磁场，来控制阴极弧斑在阴极面上的运动。这种受磁场控制的离子镀可以很大程度上减少液滴，通过对磁场的大小和方向的优化设计，减小弧斑寿命、增大弧斑的运行速度，从而减少大液滴的产生，是改善涂层质量最有效的方式之一。但是对于矩形靶材而言，使用效率还是没有明显的提升。

国内外很所研究者提出来改进阴极磁场分布的方法和装置。为提高电弧运行速度和稳定性，得到表面更少液滴的优异涂层，常规的阴极磁场系统则是在阴极的背后中心安装一排磁铁、之后以此磁场为中心，外围加一个亥姆霍兹线圈来组成整个阴极表面磁场的控制系统。研究者们的研究中心都在于如何有效的控制靶材表面磁场的大小和方向，主要采取的控制办法集中在通过控制亥姆霍兹线圈线圈的电流给予方式和的和持续时间两个方面。从目前的技术发展来说也是比较有效又属于高科技领域，但是就其本身的技术要求来讲，需要非常高端的精密电源和程序控制软件才能完成。所以，整个控制系统价格昂贵。

除了圆柱靶材外，矩形或者圆形靶面的非均匀刻蚀会降低靶材的利用率，甚至会造成起弧或者跑弧，严重影响溅射过程的稳定性。为提高靶材的利用率和镀膜过程的稳定性，必须对阴极系统进行整体的优化设计，其中阴极磁场的设计是最为关键。

技术实现要素：

本实用新型旨在克服现有技术的缺陷，提供一种真空镀膜离子镀装置的阴极磁控装置，结构简单，调节方便、灵活、镀膜效果好。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

一种真空镀膜离子镀装置的阴极磁控装置，包括相互连接的电机和支架，其特征在于：所述支架中间设有至少一根与电机相连的转动轴，转动轴上设有圆柱体滚柱，该圆柱体滚柱上开设凹槽，凹槽内设有磁铁。

所述的真空镀膜离子镀装置的阴极磁控装置，其特征在于：所述转动轴的数量为两根、四根或六根。

所述的真空镀膜离子镀装置的阴极磁控装置，其特征在于：所述转动轴在电机带动下的转动方向为同向或相向，电机的转速为50-120rpm。

所述的真空镀膜离子镀装置的阴极磁控装置，其特征在于：所述凹槽内磁铁的深度小于等于圆柱体滚柱的直径。

所述的真空镀膜离子镀装置的阴极磁控装置，其特征在于：所述凹槽内磁铁的宽度为4-6mm。

所述的真空镀膜离子镀装置的阴极磁控装置，其特征在于：所述凹槽内磁铁为单独磁铁或磁铁组合。

本实用新型的有益效果是：在PVD涂层设备镀膜过程中，通过调节阴极背后磁控系统的电机速度，来调节磁铁转动速度，最终调整阴极表面电弧的速度和刻蚀区域，从而减小镀膜过程的液滴大小并达到提高靶材的利用率。本实用新型结构简单，调节方便、灵活、镀膜效果好。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为背景技术的结构示意图。

图2为本实用信息的结构示意图。

图3为阴极靶材背面圆柱体滚柱和磁铁的结构示意图。

具体实施方式

如图2、3所示：

实施例1

一种真空镀膜离子镀装置的阴极磁控装置，包括相互连接的电机5和支架6，支架中间设有四根与电机相连的转动轴7，转动轴上设有圆柱体滚柱8，该圆柱体滚柱上开设凹槽，凹槽内设有磁铁9，转动轴在电机带动下的转动方向为同向或相向，电机的转速为80rpm，述凹槽内磁铁的深度与圆柱体滚柱的直径相同，凹槽内磁铁的宽度为4.7mm，圆柱体滚柱设于阴极靶材背面10。

实施例2

一种真空镀膜离子镀装置的阴极磁控装置，包括相互连接的电机和支架，支架中间设有六根与电机相连的转动轴，转动轴上设有圆柱体滚柱，该圆柱体滚柱上开设凹槽，凹槽内设有磁铁，转动轴在电机带动下的转动方向为同向或相向，电机的转速为120rpm，述凹槽内磁铁的深度与圆柱体滚柱的直径相同，凹槽内磁铁的宽度为6mm。