专利名称：等离子镀膜装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种在真空条件下的物理气相沉积装置、特别是一种利用冷阴极真空电弧型蒸发离化源的等离子镀膜装置。
用冷阴极真空电弧型蒸发离化源由于电离度高，等离子体充满空间大，镀膜快，所沉积温度低，操作简单，可靠，生产成本低等优点构成为第三代离子镀膜装置而在装饰镀和工具镀领域得到应用。
在需要获得不同金属成份或这些金属的化合物(如氮化物、碳化物、氧化物等)构成的薄膜时，必须采用特殊措施。英国专利GB－2，106，545给出一种方法用不同种金属构成同轴的套筒式结构来作为被蒸发金属源阴极。不同种金属所需蒸发离化量比例用改变套筒式结构的几何尺寸来控制。这种方法比较简单，但实用上存在些问题。
一个问题是为了使上述冷极电弧型蒸发离化源正常工作，作为蒸发离化源材料的金属阴极一般要处于一定的磁场中，阴极斑点在蒸发面上的高速运动受磁场控制。当二种具有不同导磁特性的金属(例如钛和镍)组合在一起时，原有磁场将明显畴变，阴极斑点运动失控而不能正常工作。
问题之二是不同金属的许多判别如蒸发温度不同，阴极斑点电流不同，电离电位不同等使得在同一阴极面上稳定放弧、均匀蒸发离化并能准确控制不同金属的蒸发量在实际上很难实现。
问题之三是要将不同金属加工成同轴套筒式结构在实用上往往有困难，或者至少是很不经济的。例如要制备少量套筒型高纯金属铬，至少一般单位都不可能。
上述问题大大限制了实际应用。本发明提出的一种解决方案是一种冷阴极真空电弧型等离子镀膜装置，其特征为在冷阴极真空电弧产生的等离子区域内另有电热式金属蒸发源。即在冷阴极电弧蒸发离化源(该类源也可以是二个或多个)之外再配置一个或多个普通电热式蒸发源，从而构成复式蒸发源。
由于电热式金属蒸发源是利用将金属加热到蒸发温度而气化的原理。不存在阴极斑点运动，电离电位高低、导磁特性的影响；被蒸金属形状可以是粉、块、片、丝等各种形状，来源丰富而经济；二类不同的蒸发离化源都是单独配置，可以分别准确控制蒸发量；电热式蒸发源结构简单、可靠、因而一举解决了上述存在的问题。
要着重说明的是，本方案决不只是现有技术的简单叠加，是建立在本申请人观察到的下列实验事实和组合后得到的独特使用效果基础上的。众所周知加热蒸发产生的金属蒸气主要是中性原子状态而不是离子状态，其能量较小，与被沉积工作的附着力不高，也难以与通入的常用反应气体生成所需化合物。但是这种蒸发源当处在冷阴极真空电弧产生的等离子体区域内时，情况发生了质变。此时从电热蒸发源中产生的金属蒸气被高能的等离子流离化为具有较高能量的离子。相当于成为又一个离化能量较大的蒸 发离化源。这一点从下列事实得到证实在单独电热蒸发铜或镍时看不到蒸气的颜色，但当冷阴极源放弧时，立刻出现了铜镍 离子特有的美丽的兰色和绿色。从最终沉积产物性能也证实了与工件结合力大大提高，而且可以与通入的反应气体生成 原先得不到的化合物。这证明了将电热式蒸发源与冷阴极电弧蒸发离化源组合后得到了任何一个单种蒸发源得不到的独特效果。
实施例详见附图
。其中各标号意义1－真空室；2－冷阴极电弧型蒸发离化源；3－密封件；4－A电热式蒸发源；5－绝缘密封件；6－电源；7－B电热式蒸发源；8－真空泵系统；9－工件；10－工件架；11－工件架旋转轴；12－反应气体进口。
冷阴极电弧型蒸发离化源2放弧时产生了第一种金属的等离子流。为了镀膜均匀，工件架10有一旋转轴11，工件9可以绕轴11作公转和自转。A电热式金属蒸发源4配置在工件9与上述冷阴极电弧源2之间；而B电热式金属蒸发源7配置在旋转工件架10的旋转轴轴心线部位；A、B二个电热式蒸发源均为电阻加热式，经绝缘密封件5连接到电源6上。真空泵系统8工作使真空室1中得到所需的真空度，反应气体从进口12定量供给。A、B二个蒸发源均在冷阴极电弧蒸发离化源产生的等离子体区域内。区别在于源A离冷阴极电弧源2近，金属蒸气离化强些，但因偏在工件的一侧，均匀性不如源B；而源B离冷阴极电弧源2远，离化弱一些，但处于工件旋转轴心部位，对工件镀膜均匀性较好。可以根据具体镀膜工艺需要灵活选择。
由于采用了二种不同的蒸发离化源相结合的复式蒸发离化源，因而大大扩展了这种等离子镀膜装置的功能。除了可以完全替代一般的冷阴极真空电弧型等离子镀膜机之外，还可以组合出20种以上不同的复合膜。可以方便地蒸发离化用冷阴极真空电弧型蒸发离化源难以离化的许多金属；而且不存在冷阴极真空放电时所难以完全消除的大颗粒，镀膜质量更好；适用工件范围广泛，工件材质可以是塑料、玻璃、陶瓷、各种金属，工件形状可为细长杆、扁盘及分散小件；既可用于钟表、五金、首饰、家俱等耐磨镀层；还可以用于对非导体表面镀导电膜，高耐热、耐腐蚀等功能性镀膜，是一种新型多功能复合镀膜装置。
权利要求1.一种冷阴极真空电弧型等离子镀膜装置，其特征为在冷阴极真空电弧产生的等离子区域内另有电热式金属蒸发源。
2.一种如权利要求1.所述的等离子镀膜装置，其特征为电热式金属蒸发源配置在工件与冷阴极真空电弧蒸发离化源之间。
3.一种如权利要求1.所述的等离子镀膜装置，其特征为电热式金属蒸发源配置在旋转工件架的旋转轴轴心线部位。
4.一种如权利要求1.所述的等离子镀膜装置，其特征为在旋转工件架轴心线部位及工件与冷阴极真空电弧蒸发离化源之间均设有电阻加热式金属蒸发源。
专利摘要一种冷阴极真空电弧型等离子镀膜装置，在冷阴极真空电弧产生的等离子区域内另有电热式金属蒸发源构成复式蒸发离化源。这样的复式蒸发离化源具有任何一单种蒸发源得不到的独特效果。是适用于塑料、玻璃、陶瓷、各种金属部件的多功能复合镀膜装置。
文档编号C23C14/32GK2067280SQ9020643
公开日1990年12月12日 申请日期1990年5月14日 优先权日1990年5月14日
发明者刘树德, 高庆民, 周玉福 申请人:苏州市轻工业品设计研究所