一种双脉冲技术柔性聚合物表面金属化设备及方法

本发明涉及柔性聚合物表面金属化领域，特别是涉及一种双脉冲技术柔性聚合物表面金属化设备及方法。

背景技术：

1、随着科技的发展，柔性电子显示、柔性穿戴等也随之涌现，柔性聚合物是显示或者穿戴中主要原材料。聚合物表面的金属化一直是难点和热点问题。聚合物表面金属化过程中通常会出现金属薄膜与基底材料附着力较差的问题,限制了其广泛应用。为解决这一问题,多种表面改性技术被用来对聚合物的表面性质进行改性修饰。聚合物表面改性方法有等离子体处理、离子束辐照、化学法、光化学法及准分子激光刻蚀等不同技术。但是，在某些特殊应用环境下，上述改性方法制备的聚合物金属化薄膜结合强度仍偏低，服役寿命有限。因此提出一种双脉冲技术柔性聚合物表面金属化设备及方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种双脉冲技术柔性聚合物表面金属化设备及方法，以解决上述现有技术存在的问题，增加聚合物金属化薄膜结合强度，增加服役寿命。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种双脉冲技术柔性聚合物表面金属化设备，包括：

3、真空腔室,所述真空腔室上连通有磁过滤器,所述磁过滤器远离所述真空腔室一端固定连接有阳极筒,所述阳极筒远离所述弯管一端固定连接有阴极靶法兰,所述阴极靶法兰上固定连接有阴极靶和阴极弧源,所述阴极靶上设置有旋转磁场,所述阳极筒上设置有触发针；

4、所述阳极筒上缠绕有第一线包，所述第一线包通电产生第一脉冲磁场，所述磁过滤器和所述阳极筒之间通过o型圈密封，所述磁过滤器外缠绕有聚焦线包、弯转线包和引出线包，所述聚焦线包通电产生聚焦磁场，所述弯转线包通电产生弯转磁场，所述引出线包通电产生引出磁场，所述聚焦线包位于所述磁过滤器远离所述真空腔室一端，所述弯转线包位于所述磁过滤器中间，所述引出线包位于所述磁过滤器靠紧所述真空腔室一端，所述磁过滤器位于所述真空腔室一端设置有扫描磁场，所述真空腔室内设置有样品工件台，所述样品工件台上连接有第二脉冲电场。

5、优选的，所述磁过滤器通过绝缘螺杆固定连接在所述真空腔室上，所述磁过滤器和所述阳极筒通过所述绝缘螺杆固定连接，所述阴极靶法兰通过绝缘螺杆固定连接在所述阳极筒上，所述阴极弧源通过螺扣固定连接在所述阴极法兰上，所述阴极靶法兰和所述阳极筒之间设置有所述o型圈。

6、优选的，所述第一线包宽度为90mm，厚度为30mm，所述聚焦线包宽度为00mm，厚度为20mm，弯转线包宽度为50mm，厚度为20mm，引出线包宽度为90mm，厚度为20mm，扫描磁场宽度为50mm，厚度为20mm。

7、一种双脉冲技术柔性聚合物表面金属化方法，包括如下步骤：

8、步骤一：阴极弧源启动

9、弧电源电流范围为0-200a，弧电压为0-50v，电源总功率5kw；电源设置成稳流状态，稳流状态下电压超过50v后自动断电，重新启动，直至在电压范围内稳定工作；

10、步骤二：开启第一脉冲磁场

11、启动第一脉冲磁场，磁场电流范围0-100a，脉冲频率范围0-500hz，电流波动不超过5％，脉冲波形为锯齿波，上升沿宽度与下降沿宽度比为2：1，磁场强度最强为100mt，电流下降过程中无拖尾；

12、步骤三：聚焦磁场

13、开启聚焦磁场，聚焦线包内磁场强度为近似匀强磁场，聚焦线包电流范围0-10a，层数为100层，磁场强度为20mt，聚焦磁场和脉冲磁场的方向为相反方向，在脉冲磁场作用下等离子产生发散，提高其大面积均匀性，聚焦磁场对其进行部分聚焦，与弯转磁场匹配；

14、步骤四：弯转磁场

15、开启弯转磁场，弯转线包在磁过滤器转折处上，电流大小为0-25a，层数为10层，磁场最高为5mt，弯转磁场方向与聚焦磁场方向一致；

16、步骤五：引出磁场

17、开启引出磁场，引出线包缠绕在弯管出口处，电流大小为0-5a，层数为5层，引出磁场与弯转磁场方向相反；

18、步骤六：扫描磁场

19、开启扫描磁场，扫描磁场设置在真空腔室内，电流大小-5—5a，层数为15层，扫描磁场方向与引出磁场方向垂直，使得等离子在x,y方向均能得到展开；

20、步骤七：开启第二脉冲电场

21、开启第二脉冲电场，第二脉冲电场加载在样品工件台上，第二脉冲电场最高可为1mw，脉宽1-5μs。

22、本发明公开了以下技术效果：

23、1、提出双脉冲技术解决现有解决柔性聚合物基体与金属基体结合强度不足的问题；

24、2、聚焦磁场和脉冲磁场方向相反，加大等离子体的发散，拓展等离子体三维空间；

25、3、第一脉冲磁场的上升沿和下降沿宽度2：1，上升沿宽度决定等离子体三维空间的拓展宽度；原来的磁通量减少时,会产生感生电流，感生电流所产生的磁通量应该是增加原来的磁通量的方向，该磁场强度叠加也能提高下降沿过程中三维展宽；

26、4、扫描磁场正负电流的设计，正负电流的通入产生垂直于螺线管的磁场方向，实现在三维空间的等离子体进一步展宽；

27、5、设计高功率脉冲偏压技术，1μs短脉冲，可无差别实现金属和非金属表面负压的加载，实现短时间域内离子加速，提高膜基结合强度，特别是聚合物基体的膜基结合强度；

28、6、由第一脉冲磁场、聚焦磁场、弯转磁场、引出磁场以及第二电场脉冲同时耦合实现的金属化处理技术。

技术特征：

1.一种双脉冲技术柔性聚合物表面金属化设备，其特征在于,包括：

2.根据权利要求1所述的一种双脉冲技术柔性聚合物表面金属化设备，其特征在于：所述磁过滤器(106)通过绝缘螺杆固定连接在所述真空腔室(113)上，所述磁过滤器(106)和所述阳极筒(103)通过所述绝缘螺杆固定连接，所述阴极靶法兰(102)通过绝缘螺杆固定连接在所述阳极筒(103)上，所述阴极弧源通过螺扣固定连接在所述阴极法兰上，所述阴极靶法兰(102)和所述阳极筒(103)之间设置有所述o型圈。

3.根据权利要求1所述的一种双脉冲技术柔性聚合物表面金属化设备，其特征在于：所述第一线包宽度为90mm，厚度为30mm，所述聚焦线包宽度为100mm，厚度为20mm，弯转线包宽度为150mm，厚度为20mm，引出线包宽度为90mm，厚度为20mm，扫描磁场(110)宽度为50mm，厚度为20mm。

4.一种双脉冲技术柔性聚合物表面金属化方法，基于权利要求1所述的一种双脉冲技术柔性聚合物表面金属化设备，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开一种双脉冲技术柔性聚合物表面金属化设备，包括真空腔室,真空腔室上连通有磁过滤器,磁过滤器固定连接有阳极筒,阳极筒固定连接有阴极靶法兰,阴极靶法兰上固定连接有阴极靶和阴极弧源,阴极靶上设置有旋转磁场,阳极筒上设置有触发针；阳极筒上缠绕有第一线包，磁过滤器和阳极筒之间通过O型圈密封，磁过滤器外缠绕有聚焦线包、弯转线包和引出线包，聚焦线包通电产生聚焦磁场，弯转线包通电产生弯转磁场，引出线包通电产生引出磁场，引出线包位于磁过滤器靠紧真空腔室一端，磁过滤器位于真空腔室一端设置有扫描磁场，真空腔室内设置有样品工件台。本发明可增加聚合物金属化薄膜结合强度，增加服役寿命。

技术研发人员：廖斌,欧阳晓平,陈琳,欧阳潇,吴杰,吴嘉锟,罗军,庞盼,吴先映
受保护的技术使用者：北京师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16