用于与阴极电弧沉积一起使用的陶瓷阴极的石墨层下方的基底传导层制造技术

本发明专利技术公开一种阴极结构，其用于与用于在装置上，如在硬盘驱动器的滑动器上形成类金刚石碳(DLC)膜的脉冲式阴极电弧沉积系统一起使用。在说明性实例中，由导电和导热材料构成的基底层设置于所述阴极的陶瓷衬底与石墨涂料外涂层之间，其中所述基底层是粘附到陶瓷棒和所述石墨涂料的填银涂层。在一些实例中，提供所述基底层以在脉冲式电弧沉积期间实现和维持所述阴极结构内的相对低电阻(且因此相对高传导性)以避免在沉积进行时随着时间推移可由所述石墨涂料内的传导性的损失导致的问题。合适基底材料化合物的实例描述于本文中，其中，例如，所述基底层可耐受1700℉(927℃)的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于与阴极电弧沉积一起使用的陶瓷阴极的石墨层下方的基底传导层相关申请案的交叉引用本申请案主张2019年9月25日申请的名称为“用于与阴极电弧沉积一起使用的陶瓷阴极的石墨层下方的基底传导层(BASECONDUCTINGLAYERBENEATHGRAPHITELAYEROFCERAMICCATHODEFORUSEWITHCATHODICARCDEPOSITION)”的美国专利申请案第16/583,121号的优先权和权益，所述美国专利申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
在一些实施例中，本公开涉及用于与脉冲式阴极电弧沉积一起使用的阴极。更具体地说，但非排他地，本公开涉及用于在装置(如硬盘驱动器的滑动器)上形成类金刚石碳膜的陶瓷阴极。
技术介绍
脉冲阴极电弧沉积是其中电弧汽化涂布在阴极结构上的材料(如石墨)的一种类型的物理气相沉积。汽化材料传播到装置或衬底和在装置或衬底上冷凝以形成薄膜。可经由阴极电弧沉积形成的一种类型的膜是类金刚石碳(DLC)膜，其可例如形成于硬盘驱动器(HDD)的滑动器上或得益于极硬和耐用保护膜或涂层的其它装置上。期望的是提供用于形成DLC膜或其它膜或涂层的阴极电弧沉积的改良方法和设备。
技术实现思路
下文呈现本公开的一些方面的简化概述以提供对这些方面的基本理解。本概述并非本公开的所有所涵盖特征的广泛综述，且既不希望识别本公开的所有方面的关键或至关重要要素，也不希望划定本公开的任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本公开的一些方面的各种概念以作为稍后呈现的更详细描述的序言。本公开的一个实施例提供一种沉积系统中的阴极结构，阴极结构包括：陶瓷结构；第一层，其形成于陶瓷结构上且包括粘附到陶瓷结构的导电材料；和第二层，其形成于第一层上且包括碳。本公开的另一实施例提供一种用于形成膜的方法，方法包括：使电流传送通过陶瓷结构；使电流传送通过形成于陶瓷结构上且包括粘附到陶瓷结构的导电材料的基底层；和使电流传送通过形成于基底层上且包括碳的外部层以使得碳中的至少一些传输到装置以在装置上形成膜。本公开的又一实施例包含一种沉积设备，其包括：阳极；阴极，其包括陶瓷结构、形成于陶瓷结构上且包括粘附到陶瓷结构的导电材料的第一层和形成于第一层上且包括碳的第二层；电源，其耦合到阴极且配置成使得阴极产生包含碳颗粒的等离子；电极，在其上安装用以接纳碳膜的装置；脉冲发生器，其与电极连接以施加偏压脉冲；和控制器，其配置成控制电源和脉冲发生器。附图说明图1示出用于脉冲式阴极电弧沉积系统或设备中的其中阴极结构包含基底传导层的示例性阴极结构。图2示出包含裸陶瓷阴极和具有涂布在其上的基底传导层和外部石墨涂料层的陶瓷阴极的示例性棒形阴极。图3示出具有垂直于阴极的长轴截取的横截面的图2的示例性棒形阴极的远端的横截面。图4示出具有并行于长轴截取的横截面的图2的示例性棒形阴极的远端的一侧的纵向横截面。图5是概述用于涂布和烘烤陶瓷阴极(如图1到4的阴极)的示例性方法或程序的流程图。图6示出具有在其上可通过使用图1到4的阴极的沉积系统来沉积类金刚石碳(DLC)膜的滑动器的示例性磁盘驱动器。图7示出用于在包含在其上可使用图1到4的阴极来沉积DLC膜的滑动器的磁盘驱动器内使用的组件的示例性组合件。图8示出用于沉积设备中的示例性阴极结构。图9示出用于沉积设备中的另一示例性阴极结构。图10示出用于沉积设备中的又另一示例性阴极结构。图11是概述用于形成膜或涂层的示例性方法或程序的流程图。图12是概述用于形成膜或涂层的另一示例性方法或程序的流程图。图13是概述用于形成膜或涂层的另一示例性方法或程序的流程图。图14是示出具有如图8中的阴极结构的示例性沉积设备的框图。图15示出其中阴极结构包含导电基底层和碳层的示例性阴极结构。图16示出具有导电基底层和碳层的棒形阴极结构。图17示出具有垂直于阴极的长轴截取的横截面的图16的示例性棒形阴极结构的远端的横截面。图18示出具有并行于长轴截取的横截面的图16的示例性阴极结构的远端的一侧的纵向横截面。具体实施方式在以下详细描述中，参考附图，附图形成描述的一部分。除了上文描述的说明性方面、实施例和特征之外，通过参考图式和以下详细描述，另外的方面、实施例和特征将变得显而易见。每个图式中的元件的描述可参考前述图式的元件。在图式中相似的数字可指代相似的元件，包含相似元件的替代实施例。本文中所描述的方面是针对阴极电弧沉积结构、方法和设备。在至少一些阴极电弧沉积系统(确切地说，脉冲阴极电弧系统)中，系统的陶瓷阴极棒与阳极之间的传导路径是经由涂布到陶瓷棒上的石墨的薄层，其可以是例如石墨填充涂料或石墨涂料。在使用中，碳从石墨涂层发出且沉积于装置上以在装置(其可以是例如HDD的滑动器)上形成DLC膜。阴极棒的石墨涂层可受电弧脉冲工艺影响且例如可随着时间推移而损失传导性且导致沉积工艺变得不稳定，这可引起不符合要求的DLC膜。确切地说，传导性的损失可在沉积期间引起不良质量碳羽流，这转而可引起DLC膜的属性的降级和/或DLC膜厚度中的均一性的损失。如果未维持令人满意的传导性，那么沉积工艺可能需要暂停，使得不形成不符合要求的DLC膜，其中沉积工艺接着在已安装新阴极棒后重新开始。如果在形成DLC膜之前没有检测到问题，那么膜沉积于其上的装置可能需要被舍弃。迄今为止，通过改性石墨涂层来弥补这些问题的尝试和/或将石墨涂层涂覆到阴极棒的方式已基本上失败，且因此不同解决方案公开且描述于本文中。公开本文中的结构、方法和设备，其中，例如，一层导电材料设置于陶瓷阴极棒与石墨涂层之间，其中导电材料由粘附到陶瓷棒(永久地或至少在用于实际目的的足够长时间内)的如含银(或填银)涂层的材料形成。(通过含银或填银涂层，其意谓涂层在其其它组分当中包含至少一些银，如在涂层的10％到90％的范围内的一定量的银，例如10％、50％、75％等。对于特定应用，银的合适或有效百分率可经由另外常规试验来确定以实现目标电特性和/或热特性，如目标传导性。下文描述特定实例。)导电材料也导热。这一涂层在本文中称为“基底”涂层或层，这是因为其形成或涂覆于石墨层下方且形成用于石墨层的基底。基底传导层也可称为“中间”涂层或层，这是由于其是阴极棒的陶瓷与石墨涂层(其可喷涂到基底层上或涂布在基底层上方以形成上方层)之间的中间件。基底涂层与石墨涂层的组合可称作两层涂层、双层涂层或多层涂层或其它合适的术语。图1示出包含阴极的陶瓷衬底104与石墨涂料106之间的含银基底导电层或涂层102的示例性阴极结构100。在其中阴极的陶瓷衬底呈管形状的实施方案中，陶瓷衬底自身和涂布在其上的层可弯曲，且含银基底层102和石墨涂料106可被涂覆以涂布陶瓷的远端的外部表面和陶瓷的远端的内部表面两者(如图2中所展示，下文论述)。含银基底传导层102至少部分地用于提供阳极与阴极的陶瓷棒之间的较一致和稳定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于沉积设备中的阴极结构，其包括：/n陶瓷结构；/n第一层，其形成于所述陶瓷结构上且包括粘附到所述陶瓷结构的导电材料；和/n第二层，其形成于所述第一层上且包括碳。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190925 US 16/583,1211.一种用于沉积设备中的阴极结构，其包括：
陶瓷结构；
第一层，其形成于所述陶瓷结构上且包括粘附到所述陶瓷结构的导电材料；和
第二层，其形成于所述第一层上且包括碳。


2.根据权利要求1所述的阴极结构，其中所述第一层包括金属涂层。


3.根据权利要求2所述的阴极结构，其中所述金属涂层包含金属片。


4.根据权利要求2所述的阴极结构，其中所述金属涂层包括含银涂层。


5.根据权利要求4所述的阴极结构，其中所述含银涂层包括具有小于二十微米的D50粒度的银片。


6.根据权利要求4所述的阴极结构，其中所述含银涂层具有在室温下约0.0002欧姆-厘米的体电阻率。


7.根据权利要求2所述的阴极结构，其中所述金属涂层的金属选自由以下组成的群组：银、镍、铜和金。


8.根据权利要求1所述的阴极结构，其中所述导电材料由经过选择以耐受至少500℉的阴极电弧沉积温度的材料形成。


9.根据权利要求1所述的阴极结构，其中所述第二层包括石墨涂料。


10.一种用于形成膜的方法，所述方法包括：
使电流传送通过陶瓷结构；
使所述电流传送通过形成于所述陶瓷结构上且包括粘附到所述陶瓷结构的导电材料的基底层；和
使所述电流传送通过形成于所述基底层上且包括碳的外部层以使得所述碳中的至少一些传输到装置以在所述装置上形成膜。


11.根据权利要求10所述的方法，其中所述基底层包括金属涂层。


12.根据权利要求11所述的方法，其中所述金属涂层包括含银涂层。


13.根据权利要求12所述的方法，其中所述含银涂层包括具有小于二十微米的D50粒度的银片。


14.根据权利要求12所述的方法，其中所述含银涂层具有在室温下约0.0002欧姆-厘米的体电阻率。


15.根据权利要求11所述的方法，其中所述金属涂层包含金属片。


16.根据权利要求11所述的方法，其中所述金属涂层的金属选自由以下中的一或多个组成的群组：银、镍、铜和金。


17.根据权利要求10所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄承业，R·阿祖帕多，R·西蒙斯，M·A·G·佩雷斯，
申请(专利权)人：西部数据技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US