弧源装置及弧源磁场调节方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种弧源装置，弧源装置包括靶材、横置线圈、多个纵置线圈及一可编程的脉冲电源，横置线圈平行于靶材且位于靶材之后，多个纵置线圈依次设置于横置线圈中，横置线圈、多个纵置线圈与靶材之间的垂直距离相同，脉冲电源与横置线圈、多个纵置线圈分别电性连接，脉冲电源能够实时调节横置线圈及多个纵置线圈的电流大小及方向，使磁场达到所需的磁场强度并不断变化磁场位置。本发明专利技术还提出一种弧源磁场调节方法。本发明专利技术的弧源装置通过脉冲电源调节电流，耦合出磁拱位置形状不同的磁场，使得靶材消耗均匀，提高了靶材的利用率。由于电流实时变化，使得磁拱顶部位置不断变动，弧斑运动轨迹不会固定汇聚在一处，从而减少了电弧液滴的产生。

【技术实现步骤摘要】
弧源装置及弧源磁场调节方法
本专利技术涉及涂层制备领域，特别是一种能够减少电弧液滴产生的弧源装置及弧源磁场调节方法。
技术介绍
电弧离子镀技术，因其离化率高、粒子沉积能量高，从而获得高硬度、高结合力的膜层及优秀的沉积效率，被广泛应用于镀膜处理。但电弧离子镀技术存在以下缺点：膜层有大颗粒，表面粗糙。因该技术是通过热-场致电子发射在靶面形成弧斑，从而喷射出电子、离子及液态原子团飞向工件表面沉积成膜，其中喷射出的液态原子团沉积到工件表面冷却后成为大颗粒嵌入涂层，影响涂层的稳定性。大量研究证明加快弧斑运动速度能显着减少液滴产生，靶面弧斑的宏观运动方向及快慢受平行于靶面的磁场分量影响，即磁场横向分量。弧斑的运动规律遵从：(1)锐角法则：弧斑朝磁力线与靶面的锐角夹角方向漂移；(2)反安培力运动：弧斑沿安培力相反的方向运动，运动速度随磁场强度增大而加快。根据上述法则，矩形平面靶搭配的弧源磁场通常设计成横置拱形磁场。磁拱顶部最平缓，磁场横向分量最大，增大该部位磁场强度能加快弧斑运动速度，减少液滴，但生成的弧斑会漂移汇聚至此，该部位靶材烧蚀严重，消耗较大；磁拱边缘的弧斑因漂移离开，该部位消耗较少，长期使用会导致靶面出现V型槽，靶材利用率低。目前最普遍的方法是提高靶材表面的磁拱顶部的磁场强度，以加快弧斑运动速度，减少液滴产生；构筑磁拱顶部尽量平且宽的磁场，以拓宽弧斑运动区域，但即使如此，弧斑运动区域的宽度改善依然有限，靶材利用率低。同时，由于弧斑运动轨迹集中，使得轨迹所经之处没有充足的时间散热，温度很高，导致弧斑熔池面积大，在一定程度上增加了液滴的产生。
技术实现思路
鉴于上述状况，有必要提供一种减少电弧液滴产生的弧源装置及弧源磁场调节方法，以解决上述问题。一种弧源装置，所述弧源装置包括靶材、横置线圈、多个纵置线圈及一可编程的脉冲电源，所述横置线圈平行于所述靶材且位于所述靶材之后，多个所述纵置线圈依次设置于所述横置线圈中，所述横置线圈、多个所述纵置线圈与所述靶材之间的垂直距离相同，所述脉冲电源与所述横置线圈、多个所述纵置线圈分别电性连接，所述脉冲电源能够实时调节所述横置线圈及多个所述纵置线圈的电流大小及方向，使磁场达到所需的磁场强度并不断变化磁场位置。一种弧源磁场调节方法，其包括以下步骤：提供靶材、横置线圈、多个纵置线圈及一可编程的脉冲电源；将多个所述纵置线圈并排且垂直放置于所述靶材后方；将所述横置线圈平行放置于所述靶材后方，且将多个所述纵置线圈放置于所述横置线圈的中间空心区域，使所述横置线圈及多个所述纵置线圈与所述靶材之间的垂直距离相同；将多个所述纵置线圈及所述横置线圈分别接于所述脉冲电源相应的输出端；分别编辑所述脉冲电源各个输出端的电流振幅、脉冲频率、脉冲宽度及相位的控制参数；及所述脉冲电源按设定的所述控制参数向所述横置线圈及多个所述纵置线圈输出大小及方向实时变化的电流，以使得磁场位置随所述电流变化。上述弧源装置改变了现有技术中磁场位置形状固定不变的缺点，通过脉冲电源来调节多个磁极平行于靶材平面的纵置线圈的电流，从而耦合出磁拱位置形状不同的磁场，使得靶材消耗更均匀，提高了靶材的利用率。并且本专利技术的弧源装置中由于脉冲电源的电流实时变化，使得磁拱顶部位置不断变动，电弧镀膜时弧斑运动轨迹不会固定汇聚在一处，从而减少了电弧液滴的产生。附图说明图1是本专利技术的第一实施例中弧源装置的示意图。图2是图1所示弧源装置的立体示意图。图3是图1所示弧源装置的脉冲电源的波形示意图。图4是本专利技术第一实施例中靶材的消耗示意图。图5是本专利技术的第二实施例中弧源装置的部分立体示意图。图6是本专利技术第二实施例中靶材的消耗示意图。主要元件符号说明弧源装置100靶材10横置线圈20纵置线圈30脉冲电源40铁芯50如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请同时参阅图1和图2，本专利技术第一实施例提供的一种磁场强度位形实时变化的弧源装置100。弧源装置100能够调节磁场分布，减少电弧液滴产生，提高靶材的利用率。弧源装置100包括靶材10、横置线圈20、多个纵置线圈30及一可编程的脉冲电源40。横置线圈20平行于靶材10且位于靶材10之后。多个纵置线圈30依次设置于横置线圈20中。横置线圈20、多个纵置线圈30与靶材10之间的垂直距离相同。脉冲电源40与横置线圈20、多个纵置线圈30分别电性连接且可向脉冲电源40编辑控制参数从而控制参数实时调节横置线圈20及多个纵置线圈30的电流大小及方向，使磁场达到所需的磁场强度并不断变化磁场位置。本实施例中，纵置线圈30的数目为6个，但不限于此。本实施例中，靶材10为长方形板状的金属靶，但不限于此，在其他实施例中，靶材10的形状可根据电镀需求而选择不同形状，如圆柱状，椭圆状等。横置线圈20与靶材10具有相同的中轴线且横置线圈20的磁极垂直于靶材10。本实施例中，横置线圈20为长圆形电磁线圈。优选的，横置线圈20的外围面积大于靶材平面的面积且靶材平面的投影完全位于横置线圈20内。多个纵置线圈30平行且间隔设置。本实施例中，纵置线圈30为方形电磁线圈。多个纵置线圈30垂直于靶材10且设置于横置线圈20中。纵置线圈30的磁极平行于靶材10。六个纵置线圈30在靶材平面上的投影间隔相同且对称。本实施例中，纵置线圈30表面涂覆有绝缘漆。弧源装置100还包括多个铁芯50。每个纵置线圈30分别缠绕于相应的一个铁芯50上。铁芯50为导磁材料。至少一个靠近所述横置线圈20的所述纵置线圈30的电流方向与所述横置线圈20相同。本实施例中，靠近横置线圈20的两个纵置线圈30的电流大小及方向与横置线圈20相同。横置线圈20及多个纵置线圈30可根据所需磁场的有效区域及强度等要求，调整线圈的尺寸、相对位置及匝数。可以理解的，在其他实施例中，所述弧源装置100还可包括冷却件。冷却件用以对靶材10、横置线圈20及纵置线圈30进行冷却。控制参数包括设定脉冲电源40的每个输出端的电流振幅、脉冲频率、脉冲宽度及相位；脉冲电源40按设定的控制参数控制接于脉冲电源40各个输出端的横置线圈20及多个纵置线圈30的电流大小及方向产生周期性的变化，从而使横置线圈20及多个纵置线圈30产生磁场的强度及位置实时变化，进而调节靶材10上刻蚀的位置，使得靶材10消耗更均匀。具体地，请一并参阅图3及图4，本实施例中弧源装置100的脉冲电源40的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弧源装置，其特征在于：所述弧源装置包括靶材、横置线圈、多个纵置线圈及一可编程的脉冲电源，所述横置线圈平行于所述靶材且位于所述靶材之后，多个所述纵置线圈依次设置于所述横置线圈中，所述横置线圈、多个所述纵置线圈与所述靶材之间的垂直距离相同，所述脉冲电源与所述横置线圈、多个所述纵置线圈分别电性连接，所述脉冲电源能够实时调节所述横置线圈及多个所述纵置线圈的电流大小及方向，使磁场达到所需的磁场强度并不断变化磁场位置。

【技术特征摘要】
1.一种弧源装置，其特征在于：所述弧源装置包括靶材、横置线圈、多个纵置线圈及一可编程的脉冲电源，所述横置线圈平行于所述靶材且位于所述靶材之后，多个所述纵置线圈依次设置于所述横置线圈中，所述横置线圈、多个所述纵置线圈与所述靶材之间的垂直距离相同，所述脉冲电源与所述横置线圈、多个所述纵置线圈分别电性连接，所述脉冲电源能够实时调节所述横置线圈及多个所述纵置线圈的电流大小及方向，使磁场达到所需的磁场强度并不断变化磁场位置。2.如权利要求1所述的弧源装置，其特征在于：所述横置线圈与所述靶材具有相同的中轴线且所述横置线圈的磁极垂直于所述靶材。3.如权利要求1所述的弧源装置，其特征在于：多个所述纵置线圈平行且间隔设置，多个所述纵置线圈垂直于所述靶材且设置于所述横置线圈中，所述纵置线圈的磁极平行于所述靶材。4.如权利要求1所述的弧源装置，其特征在于：多个所述纵置线圈平行且间隔设置，多个所述纵置线圈与所述靶材呈锐角设置。5.如权利要求1所述的弧源装置，其特征在于：至少一个靠近所述横置线圈的所述纵置线圈的电流方向与所述横置线圈相同。6.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周敏，王文宝，朱岩，李军旗，
申请(专利权)人：深圳精匠云创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44