專利名稱：一種配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于真空離子鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
在真空離子鍍膜技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展中，氣體離子源受到越來越多的關(guān)注和重視。由于氣體離子源具有方向性，在其作用區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生高密度的氣體離子(等離子體)，可以應(yīng)用到如下幾個(gè)方面(a)當(dāng)氣體離子源通入惰性氣體(如氬氣)時(shí)，可以對(duì)工件表面進(jìn)行高強(qiáng)度的氣體離子轟擊清洗。該清洗過程集中在一個(gè)局部的作用區(qū)域內(nèi)，比普通氬離子輝光轟擊的能量密度大很多；與陰極電弧金屬離子轟擊相比，又不存在金屬粒子沾覆工件表面造成污染的副作用。(b)當(dāng)氣體離子源通入含碳有機(jī)氣體時(shí)，可以單獨(dú)進(jìn)行氣體離子鍍制類金剛石(DLC)膜層，或者結(jié)合其他金屬蒸發(fā)源如磁控濺射源鍍制摻金屬DLC膜層。(c)當(dāng)氣體離子源通入反應(yīng)氣體(如氧氣或氮?dú)?時(shí)，可以進(jìn)行工件表面的氣體離子轟擊反應(yīng)處理(如氧化或氮化過程)。(d)當(dāng)氣體離子源通入反應(yīng)氣體(如氧氣或氮?dú)?，與其它金屬蒸發(fā)源如磁控濺射源一同工作時(shí)，就可以進(jìn)行氣體離子源增強(qiáng)(輔助)反應(yīng)離子鍍膜。
目前常規(guī)配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)主要包括真空室1及設(shè)置在其中的導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2、氣體離子源3，以及驅(qū)動(dòng)氣體離子源3的直流電源4和為導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2建立負(fù)偏壓的直流電源7。常規(guī)配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)電連接方法如圖1所示。圖中，導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2接在偏壓直流電源7的負(fù)極，真空室1壁接電源7的正極；氣體離子源3的陰極和陽極對(duì)應(yīng)接在電源4的負(fù)極和正極上，離子源3的陰極短接在真空室1壁上。
直流電源4驅(qū)動(dòng)氣體離子源3放電工作時(shí)，直流電源7同時(shí)在導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2上建立負(fù)偏壓，兩臺(tái)電源相互獨(dú)立地工作。當(dāng)工件表面出現(xiàn)電弧打火，工件偏壓電源7會(huì)立即啟動(dòng)滅弧動(dòng)作(瞬間短時(shí)切斷電源)；而氣體離子源電源則很難監(jiān)測到打火現(xiàn)象，往往不能同步動(dòng)作，繼續(xù)輸出氣體離子，致使工件上電弧打火得以維持，燒壞工件表面。所以同時(shí)使用二臺(tái)獨(dú)立電源的常規(guī)方法存在著被鍍工件容易電弧打火的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對(duì)已有的配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)進(jìn)行改造，克服已有技術(shù)的不足之處，充分發(fā)揮氣體離子源和電源的功能，減少設(shè)備配置成本。
本發(fā)明提出的一種配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)，至少包括一個(gè)真空室和設(shè)置在其中的一套導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架和一臺(tái)氣體離子源，以及一臺(tái)直流電源或者一臺(tái)脈沖直流電源；其特征在于，所述的一臺(tái)電源通過三組開關(guān)分別為所述的一套導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架建立負(fù)偏壓及驅(qū)動(dòng)所述的一臺(tái)氣體離子源；該三組開關(guān)中的第一、第二組均由兩個(gè)同時(shí)開閉的開關(guān)組成，且第一、二組的開關(guān)不得同時(shí)開閉，第三組開關(guān)為一個(gè)開關(guān)；該真空離子鍍膜機(jī)的電連接關(guān)系為所述電源的正極通過第一組的第一個(gè)開關(guān)與所述氣體離子源的陽極相連，該電源的正極同時(shí)通過第二組的第二個(gè)開關(guān)與真空室壁相連；該電源的負(fù)極同時(shí)通過第一組的第二個(gè)開關(guān)和第二組的第一個(gè)開關(guān)與導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架相連；該導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架和真空室壁分別接在第三組開關(guān)的兩端上。
該導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架與真空室可以相互電絕緣。
上述結(jié)構(gòu)中至少有一個(gè)由真空室外通入氣體離子源內(nèi)部的進(jìn)氣口；在氣體離子源上至少有一個(gè)向真空室內(nèi)布?xì)獾某鰵饪冢浑x子源放電工作時(shí)需向離子源內(nèi)通入至少一種氣體；至少有一個(gè)可接電陰極，該電極與真空室可以電絕緣；至少有一個(gè)可接電陽極通到真空室外，該陽極與真空室電絕緣。
上述的直流電源至少有一個(gè)輸出正極；至少有一個(gè)輸出負(fù)極；可以進(jìn)行開啟和關(guān)閉；可以在其輸出正負(fù)極之間輸出電壓、電流或功率。
上述的脈沖直流電源是在所述的直流電源輸出的基礎(chǔ)上，疊加反向的單極脈沖串，反向脈沖的頻率在5-150kHz范圍內(nèi)或者在所述頻率范圍內(nèi)可以調(diào)整；反向脈沖的峰值電壓選定在正向直流電壓的105％-150％之間或者在所述電壓范圍內(nèi)可以調(diào)整，反向脈沖的脈寬最大達(dá)脈沖周期時(shí)間的90％或者在0％-90％脈寬范圍內(nèi)可以調(diào)整。
本發(fā)明的特點(diǎn)及效果(a)采用本發(fā)明的電連接方法的氣體離子源，直流電源或脈沖直流電源輸出功率直接施加在氣體離子源陽極和導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架上的被鍍工件之間。該電源能夠及時(shí)有效地啟動(dòng)滅弧動(dòng)作，既可避免工件上電弧打火損壞，也可避免氣體離子源靶體金屬濺射，污染鍍膜過程。徹底解決了氣體離子源常規(guī)用法中容易出現(xiàn)的滅弧失效問題。
(b)由氣體離子源飛出的氣體離子受到導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架被鍍工件上的負(fù)電壓的吸引，直接從被鍍工件電場上獲取動(dòng)能，類似于工件加偏壓下的輝光氬離子轟擊過程。優(yōu)點(diǎn)是氣體離子源的作用區(qū)域是局部的，放電功率一般也比氬離子輝光轟擊大很多。因此，氣體離子源的氣體離子轟擊清洗作用更強(qiáng)、更為有效。
(c)本發(fā)明的氣體離子源的陰極與真空室壁電絕緣，氣體離子源放電工作時(shí)其陰極處于懸浮電位，隨著放電工作狀態(tài)和真空室環(huán)境相應(yīng)變化，但是其陰極和陽極間的電位差肯定小于電源4施加的工作電壓。氣體離子源陰陽極間較小的電位差，使得陰陽極間電弧放電的可能性降低，打火的能量減小，進(jìn)而減少或避免氣體離子源金屬靶體的濺射的可能。
(d)本發(fā)明的直流電源用于氣體離子源工作時(shí)，不應(yīng)在導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架上施加負(fù)偏壓；當(dāng)氣體離子源不工作時(shí)，該電源又可用于在導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架的被鍍工件上建立負(fù)偏壓。因此，一臺(tái)電源完全滿足了兩方面工作，不會(huì)帶來任何不便或限制。因此，一臺(tái)配置氣體離子源真空離子鍍膜機(jī)就可以節(jié)省一臺(tái)直流電源或者一臺(tái)脈沖直流電源，降低設(shè)備成本。


圖1為已有配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)的結(jié)構(gòu)及電連接示意圖。
圖2為本發(fā)明配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)的結(jié)構(gòu)及電連接示意圖。
圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1結(jié)構(gòu)及電連接示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的控制電路圖。
圖5為本發(fā)明的實(shí)施例2和實(shí)施例3結(jié)構(gòu)及電連接示意圖。
圖6為本發(fā)明的實(shí)施例4結(jié)構(gòu)及電連接示意圖。
圖7為本發(fā)明的實(shí)施例5結(jié)構(gòu)及電連接示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)，結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說明如下本發(fā)明提出的配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)如圖2所示。圖2中1、2、3、4所示部件與圖1中的相同，所不同點(diǎn)為(a)只保留一臺(tái)直流電源或者一臺(tái)脈沖直流電源4，圖1中的電源7不再需要；(b)增加了三組開關(guān)71、72，81、82和9。71和72為一個(gè)雙刀單擲開關(guān)，兩個(gè)刀同時(shí)開閉；也可以是一個(gè)接觸器的兩組獨(dú)立觸點(diǎn)。81和82與71和72相同。9為一個(gè)單刀單擲開關(guān)，或是一個(gè)接觸器的一組觸點(diǎn)。開關(guān)71和72和開關(guān)81和82不可以同時(shí)啟動(dòng)閉合，應(yīng)另外建立硬件邏輯對(duì)它們進(jìn)行相互鎖定，以保證安全。其電連接關(guān)系為電源4的正極通過開關(guān)71與氣體離子源3的陽極相連，電源4的正極同時(shí)還通過開關(guān)82與真空室壁相連；該電源的負(fù)極同時(shí)通過開關(guān)72和開關(guān)81與導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2相連；開關(guān)9的兩端則分別接在導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2和真空室1壁上。
本發(fā)明的電源工作過程為當(dāng)71和72閉合、81和82斷開時(shí)，電源4的正極接在氣體離子源3的陽極上，電源4的負(fù)極接在導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2上。這時(shí)直流電源4驅(qū)動(dòng)氣體離子源3產(chǎn)生出氣體離子，這些氣體離子又受到直流電源4在導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2上建立電場的吸引，加速轟擊到被鍍工件上。用作氣體離子源電源；當(dāng)81和82閉合，71和72斷開時(shí)，直流電源4的正極接在真空室1壁上，直流電源4的負(fù)極接在工件(轉(zhuǎn))架2上。這時(shí)直流電源4用于在導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2上建立負(fù)偏壓。用作工件偏壓電源；開關(guān)9專門用于短路或斷開真空室1壁和工件(轉(zhuǎn))架2。只有當(dāng)直流電源4驅(qū)動(dòng)氣體離子源3工作時(shí)，開關(guān)9才可以閉合短路，也可以不閉合斷路。其他任何情況下，開關(guān)9都必須處于不閉合斷路狀態(tài)。也應(yīng)建立邏輯電路對(duì)開關(guān)9和開關(guān)7和8進(jìn)行相互鎖定，以保證使用安全；氣體離子源的陰極與真空室1壁電絕緣。當(dāng)氣體離子源放電工作時(shí)，其陰極處于懸浮電位。
本發(fā)明中所述的直流電源也可以由一臺(tái)脈沖直流電源替換。電接線、控制和使用方法與直流電源的完全相同。
本發(fā)明結(jié)合五個(gè)實(shí)施例對(duì)具體組成結(jié)構(gòu)及工作過程再進(jìn)一步說明如下實(shí)施例1本實(shí)施例的配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3所示。真空室1和導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2如圖2中所述相同。真空室1壁良好接地(PE)。氣體離子源3選用北京丹普表面技術(shù)有限公司生產(chǎn)的LISE574/102型陽極層流型矩形氣體離子源。直流電源4選用美國AE公司pinnacle 10kW直流逆變電源。圖2中的3個(gè)開關(guān)71、72，81、82和9選為3個(gè)相同的日本FUJI公司的SC-N2(35)型交流接觸器，對(duì)應(yīng)于KM1，KM2和KM3，所有電接線方法和圖2所示相同。
本實(shí)施例的鍍膜機(jī)電接線的控制電路如圖4所示。其中KM1，KM2和KM3表示交流接觸器的吸合電磁線包。KM14，KM24和KM34則為交流接觸器上的一對(duì)常閉輔助控制觸點(diǎn)，用于對(duì)KM1，KM3與KM2相互鎖定，以保證使用安全。ZJ1則為一個(gè)日本Omron公司的MY4NJ型中間繼電器，圖4中顯示它的一組常開和常閉觸點(diǎn)。該控制線路需要220vAC單相交流電(L1為一相線，N為一零線)用于驅(qū)動(dòng)交流接觸器KM1，KM2和KM3的吸合或斷開。中間繼電器ZJ1可以通過在控制面板上的一個(gè)帶鎖按鈕利用24vDC直流電驅(qū)動(dòng)中間繼電器的線包來控制兩種工作狀態(tài)(1)當(dāng)ZJ1處于關(guān)閉(釋放)狀態(tài)時(shí)，直流電源4接在導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2和真空室1壁上，為導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2上的被鍍工件建立負(fù)偏壓；(2)當(dāng)ZJ1處于啟動(dòng)(吸合)狀態(tài)時(shí)，直流電源4接在氣體離子源3和工件(轉(zhuǎn))架2上，驅(qū)動(dòng)氣體離子源3放電工作。
氣體離子源3通過導(dǎo)磁金屬靶體(即陰極)15將永磁體13產(chǎn)生的磁場聚集在出氣口6縫隙處，構(gòu)成橫向磁場12；直流電源4輸出電壓會(huì)在氣體離子源3的出氣口6縫隙附近建立近似垂直離子源靶面的電場11；氣體離子源3放電工作還需要持續(xù)向進(jìn)氣口5通入工作氣體，工作氣體由3路質(zhì)量流量控制器分別控制3種不同氣體混合后通入。
當(dāng)氣體離子源3正常放電工作中，在出氣口6縫隙處磁場和電場的作用下，電子會(huì)被束縛在陽極表面附近，大量電子在陽極面的跑道上快速平行運(yùn)動(dòng)(陽極層流)，電離中性氣體粒子，形成高密度的等離子體區(qū)。等離子體中的氣體離子在垂直電場11作用下，經(jīng)過靶面出氣口6向外加速飛出，增加動(dòng)能，形成氣體離子束流。氣體粒子的平均動(dòng)能決定于(a)氣體離子源工作電壓；(b)真空室真空度；(c)氣體進(jìn)氣量；(d)氣體離子的空間位置。
有時(shí)真空室1中導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2上的被鍍工件數(shù)量少，在工件轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)中，氣體離子源作用區(qū)域內(nèi)的工件時(shí)多時(shí)少，不利于氣體離子源3放電穩(wěn)定。為此，將導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2通過KM3閉合短接在真空室1上。當(dāng)氣體離子源作用區(qū)域內(nèi)有被鍍工件時(shí)，來自離子源3的離化氣體將主要轟擊這些工件上；當(dāng)作用區(qū)域內(nèi)沒有被鍍工件時(shí)，氣體離子源3則通過真空室1壁構(gòu)成放電回路，保證氣體離子源3放電穩(wěn)定。由于采用單臺(tái)直流電源4，無論在氣體離子源3上或被鍍工件上產(chǎn)生電弧打火，電源都能夠及時(shí)有效地啟動(dòng)滅弧動(dòng)作，即可避免工件損壞，也可避免氣體離子源靶體金屬濺射。
由于氣體離子源3陰極15電懸浮，氣體離子源陰極與陽極間的電位差會(huì)隨著離子源工作狀態(tài)和真空室環(huán)境相應(yīng)變化，但是肯定小于氣體離子源3的工件電壓。一般在80到200v之間。相對(duì)較小的電位差，使得氣體離子源3陰陽極之間電弧放電的可能性降低，打火的能量減小，進(jìn)而減少或者避免氣體離子源金屬靶體的濺射。
氣體離子源3單獨(dú)工作時(shí)，工作電壓主要受離子源進(jìn)氣量和環(huán)境真空度的影響。進(jìn)氣量越大，真空度越低，越有利于氣體離子源3放電工作穩(wěn)定，通常電壓趨向降低，電流增加。其他條件不變時(shí)，氣體離子源3放電電流增加，電壓相應(yīng)提高。放電電壓太高，會(huì)導(dǎo)致電弧打火增多，工作穩(wěn)定性下降。由于氣體離子源3采用了懸浮陰極的電接線方法，工作電壓和電流上限比常規(guī)方法明顯提高。
實(shí)施例2本實(shí)施例配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作過程如圖5所示。與圖3所示的配置氣體離子源真空離子鍍膜機(jī)相比，只是增加了一對(duì)北京丹普表面技術(shù)有限公司生產(chǎn)的LMI443/69型矩形磁控濺射源18和19和驅(qū)動(dòng)它們的美國AE公司PEII 10kW中頻電源17。中頻電源17的兩個(gè)輸出電極分別接在磁控濺射源18和19的陰極電極上，用于驅(qū)動(dòng)一對(duì)(兩個(gè))磁控濺射源18和19。
氣體離子源3單獨(dú)工作時(shí)陽極上施加幾百伏的正電壓(550-750v)，氣體離子源3產(chǎn)生的等離子體具有高的正電位；磁控濺射源18和19獨(dú)立工作時(shí)產(chǎn)生的等離子體則呈現(xiàn)低的正電位。當(dāng)氣體離子源3和磁控濺射源18和19同時(shí)工作時(shí)，兩個(gè)來源的等離子體混合(耦合)，兩個(gè)等離子體電位相互拉近，進(jìn)而相應(yīng)地降低氣體離子源3的工作正電壓和磁控濺射源18和19的交變平均工作電壓。各自電壓減小的程度決定于兩種源工作功率(電流)的相對(duì)大小。離子源放電功率相對(duì)大些，離子源工作正電壓下降少些，磁控源電壓減少多些，反之亦然。
利用該真空鍍膜機(jī)進(jìn)行反應(yīng)離子鍍膜，當(dāng)氣體離子源3的作用區(qū)域和磁控濺射源18和19的鍍膜區(qū)域匯聚時(shí)，被稱為匯聚氣體離子源增強(qiáng)磁控濺射反應(yīng)離子鍍膜，簡稱匯聚氣離濺射反應(yīng)離子鍍膜技術(shù)；當(dāng)氣體離子源3的作用區(qū)域和磁控濺射源18和19的鍍膜區(qū)域在空間上分開時(shí)，被稱為空間分離氣體離子源增強(qiáng)磁控濺射反應(yīng)離子鍍膜，簡稱空分氣離濺射反應(yīng)離子鍍膜技術(shù)。該技術(shù)在鍍制高質(zhì)量氮化鈦(TiN)膜層的應(yīng)用中取得了很好的效果。氣體離子源工作功率和磁控濺射對(duì)靶的工作功率比大約為1∶9。由于離子源上的正電壓直接施加到被鍍工件上，電壓高低直接影響到反應(yīng)離子鍍膜的最終質(zhì)量。
本實(shí)施例配置的LMI443/69型矩形磁控濺射源增加為2套或多套后，PEII 10kW中頻電源也需要相應(yīng)增加1臺(tái)或多臺(tái)。如此可以提高真空離子鍍膜機(jī)的鍍膜速度，也可以實(shí)現(xiàn)多層(納米)鍍膜的應(yīng)用需要。
實(shí)施例3本實(shí)施例配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)與實(shí)施例2的唯一差別是采用美國AE公司的pinnacle plus+10kW脈沖直流逆變電源替代原來的直流電源4。對(duì)于應(yīng)用在氣體離子源3上的脈沖直流電源，其脈沖頻率設(shè)定為100kHz，脈沖寬度設(shè)定為2微秒，即直流輸出占空比為80％，可以足夠快地完全抑制電弧打火的產(chǎn)生，為整個(gè)真空離子鍍膜機(jī)帶來以下更多的好處1)由于周期脈沖帶來的等離子體震蕩，氣體離子源啟動(dòng)閾值電壓降低，工作電壓也相應(yīng)降低(50到100v)。有利于提高放電穩(wěn)定性，提高工作電流和氣體離化效率。
2)由于周期性地“關(guān)斷”工作電壓，氣體離子源3和導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架2上被鍍工件上的電弧放電都被更加有效地抑制，既解決了氣體離子源3上金屬濺射(污染)的問題，也避免了被鍍工件表面打火損壞。同時(shí)，由于電源幾乎啟動(dòng)滅弧動(dòng)作，排除了真空工作狀況瞬間改變的可能，因此真空離子鍍膜過程更加穩(wěn)定。
3)周期脈沖產(chǎn)生的等離子體震蕩，也使得工件表面上的等離子體殼層減薄，帶電離子更容易進(jìn)入到工件結(jié)構(gòu)的深處，從而明顯地改善了工件表面所鍍膜層的均勻一致性。
4)由于脈沖直流電源會(huì)產(chǎn)生脈沖正電壓，被鍍工件會(huì)周期性地吸引負(fù)電子，使其表面中性化，從而避免工件表面正電荷過度聚集造成膜層擊穿放電打火的問題，也避免了正電荷聚集的工件表面對(duì)正離子的排斥作用。對(duì)于鍍制導(dǎo)電性不好的介質(zhì)膜，或者絕緣性的氧化膜，以及在絕緣工件上進(jìn)行離子鍍膜，上述脈沖直流電源特性已經(jīng)證明發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。
實(shí)施例4本實(shí)施例配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)的結(jié)構(gòu)及電接線如圖6所示。與實(shí)施例1相比，本實(shí)施例只是氣體離子源3改為帶有輔助燈絲21的霍爾氣體離子源22，一臺(tái)直流電源4用作該氣體離子源的主電源，電連接方法與實(shí)施例1相同。該氣體離子源的一個(gè)燈絲電極接在氣體離子源22的陰極上，一同絕緣通出真空室1外。另外配置的一臺(tái)燈絲電源23的輸出接在氣體離子源22的陰極(燈絲一端電極)和燈絲的另一端電極上。燈絲電位將隨著氣體離子源22放電工作時(shí)的陰極電位一起懸浮。
氣體離子源22還可以帶有輔助柵極，該氣體離子源的柵極電極絕緣通出真空室外。另外配置的一臺(tái)柵極直流電源的輸出正極接在氣體離子源的陰極上，其負(fù)極接在柵極電極上。用于將氣體離子源產(chǎn)生的氣體離子拉出。這時(shí)輔助柵極電位將隨著氣體離子源22放電工作時(shí)的陰極電位一起懸浮。
實(shí)施例5本實(shí)施例配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)的結(jié)構(gòu)及電接線如圖7所示。與實(shí)施例2相比，本實(shí)施例只是將實(shí)施例2中配置的LMI443/69型矩形磁控濺射源換成1套北京丹普表面技術(shù)有限公司生產(chǎn)的RCAE1047型陰極電弧離化源25和北京威頓公司生產(chǎn)的CAE-150型逆變直流電源26。該電源的負(fù)極接在陰極電弧離化源的陰極上，其正極接在真空室1壁上。在一臺(tái)配制氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)上，通常配置多于一臺(tái)陰極電弧源和驅(qū)動(dòng)電源，還可以同時(shí)配制上述磁控濺射源和電源。也可以換成空心陰極槍坩堝蒸發(fā)源、電子槍坩堝蒸發(fā)源或熱弧坩堝蒸發(fā)源等各種離子蒸發(fā)源，以及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電源。目的是充分發(fā)揮每一種金屬蒸發(fā)源的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，發(fā)揮最佳的真空離子鍍膜效果。
權(quán)利要求
1.一種配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)，至少包括一個(gè)真空室和設(shè)置在其中的一套導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架和一臺(tái)氣體離子源，以及一臺(tái)直流電源或者一臺(tái)脈沖直流電源；其特征在于，所述的一臺(tái)電源通過三組開關(guān)分別為所述的一套導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架建立負(fù)偏壓及驅(qū)動(dòng)所述的一臺(tái)氣體離子源；該三組開關(guān)中的第一、第二組均由兩個(gè)同時(shí)開閉的開關(guān)組成，且第一、二組的開關(guān)不得同時(shí)開閉，第三組開關(guān)為一個(gè)開關(guān)；該真空離子鍍膜機(jī)的電連接關(guān)系為所述電源的正極通過第一組的第一個(gè)開關(guān)與所述氣體離子源的陽極相連，該電源的正極同時(shí)通過第二組的第二個(gè)開關(guān)與真空室壁相連；該電源的負(fù)極同時(shí)通過第一組的第二個(gè)開關(guān)和第二組的第一個(gè)開關(guān)與導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架相連；該導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架和真空室壁分別接在第三組開關(guān)的兩端上。
2.如權(quán)利要求1所述的真空離子鍍膜機(jī)，其特征在于，所述的導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架與真空室相互電絕緣。
3.如權(quán)利要求1所述的真空離子鍍膜機(jī)，其特征在于，至少有一個(gè)由真空室外通入氣體離子源內(nèi)部的進(jìn)氣口；在氣體離子源上至少有一個(gè)向真空室內(nèi)布?xì)獾某鰵饪冢浑x子源放電工作時(shí)需向離子源內(nèi)通入至少一種氣體；至少有一個(gè)可接電陰極，該電極與真空室電絕緣；至少有一個(gè)可接電陽極通到真空室外，該陽極與真空室電絕緣。
4.如權(quán)利要求1所述的真空離子鍍膜機(jī)，其特征在于，所述的直流電源至少有一個(gè)輸出正極；至少有一個(gè)輸出負(fù)極；在該輸出正負(fù)極之間輸出電壓、電流或功率。
5.如權(quán)利要求1所述的真空離子鍍膜機(jī)，其特征在于，所述的脈沖直流電源是在所述的直流電源輸出的基礎(chǔ)上，疊加反向的單極脈沖串，該反向脈沖的頻率在5-150kHz范圍內(nèi)或者在該頻率范圍內(nèi)調(diào)整；反向脈沖的峰值電壓選定在正向直流電壓的105％-150％之間或者在該電壓范圍內(nèi)調(diào)整，反向脈沖的脈寬最大達(dá)脈沖周期時(shí)間的90％或者在0％-90％的脈寬范圍內(nèi)調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種配置氣體離子源的真空離子鍍膜機(jī)，屬于真空離子鍍膜技術(shù)領(lǐng)域。本鍍膜機(jī)至少包括一個(gè)真空室和其中的一套導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架和一臺(tái)氣體離子源，以及一臺(tái)直流或者一臺(tái)脈沖直流電源；電源通過三組開關(guān)分別為導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架建立負(fù)偏壓及驅(qū)動(dòng)該氣體離子源；第一、第二組均由兩個(gè)同時(shí)開閉的開關(guān)組成，且不得同時(shí)開閉；該電源的正極通過第一組的一個(gè)開關(guān)與氣體離子源的陽極相連，該電源的正極同時(shí)通過第二組的一個(gè)開關(guān)與真空室壁相連；該電源的負(fù)極同時(shí)通過第一組的另個(gè)開關(guān)和第二組的另個(gè)開關(guān)與導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架相連；導(dǎo)電工件(轉(zhuǎn))架和真空室壁分別接在第三組開關(guān)的兩端上。本發(fā)明可充分發(fā)揮氣體離子源和電源的功能，減少設(shè)備配置成本。
文檔編號(hào)C23C14/46GK1614080SQ20041009712
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者董騏, 杜建, 鐘鋼, 張首忠, 羅蓉平 申請(qǐng)人:北京丹鵬表面技術(shù)研究中心