磁控增强离子镀铝装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及离子镀铝（ＩＶＤ）技术领域，公开一种磁控增强离子镀铝装置，用于解决沉积速率小，镀膜效率低，膜材原子或分子仅部分离化，离化率低的问题。具体方案为：本装置设置在真空室中，安装在基片和蒸发源之间，由左右两部分对称安装组成；每一部分包括阳极板、磁体和极靴；阳极板覆盖在磁体的表面，然后固定安装在极靴上；阳极板同真空室电连接，真空室接地；所述左右两部分磁极极性相对。本实用新型专利技术的优点是：增强了离化效果，膜材的原子或分子大量被离化，可以得到很大的离子流，使沉积速率加快，镀膜效率高。同时，被离化的膜材原子或分子有很强的绕射性，可镀制形状复杂的基片。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种离子镀铝(IVD Ion Vapor D印ositionAluminum)技术，尤其 是涉及通过磁控增强技术改进离子镀铝(IVDIon Vapor Deposition Aluminum)的一种装置。
技术介绍
1963年D. M. Mattox提出了真空离子蒸发镀膜原理在真空室中，利用电场使得工 作气体放电或被蒸发物质部分离化，在工作气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时， 将蒸发物或其反应物沉积在基片表面上进行镀膜。离子镀把气体辉光放电现象、等离子体 技术与真空蒸发三者有机地结合起来。离子镀铝(IVD Ion Vapor Deposition Aluminum)是指通过离子镀工艺在基体表 面获得结合力良好的均勻纯铝涂层，最早于20世纪70年代由麦道公司研究成功。离子镀 铝涂层是一种应用前景广阔的保护涂层，被广泛应用到航天航空领域中，用于改善钛合金 紧固件与铝连接件的电偶腐蚀相容性，已在F-4、F-15、F-18和B-767飞机结构中采用，美军 标MIL-STD-1568A规定，离子镀铝可作为钢铁零件的代镉工艺。离子镀铝(IVD Ion Vapor Deposition Aluminum)优点是膜层附着力强，绕射性 好，可对基片镀制高纯度一定厚度的铝涂层。但是存在不足是膜材原子或分子仅部分离化， 离化率低，故沉积速率小，镀膜效率低，影响了镀膜质量。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术的目的是提供一种能够提高成膜致密性、可进 一步加强膜材与基片表面结合力、加快成膜沉积速率、效率高、具有更好膜材绕射性的磁控 增强离子镀铝(IVD)装置。此外，本技术也可应用到镀制其他除Al之外的材料，如Ti、 Fe、Co、Cr等金属及其合金的离子镀工艺中；同时，被离化的膜材原子或分子有很强的绕射 性，可镀制形状复杂的基片。本技术的具体技术方案是—种磁控增强离子镀铝装置，该装置设置在真空室1中，安装在基片2和蒸发源5 之间，由左右两部分对称安装组成；每一部分包括阳极板6、磁体8和极靴9 ；阳极板6覆盖 在磁体8的表面，然后固定安装在极靴9上；阳极板6同真空室1电连接，真空室1接地；所 述左右两部分磁极极性相对；此外，为解决工作过程中存在的辉光放电，蒸发源5热量辐射，膜材加热携带热 量，被蒸发膜材携带热量，及电子携带能量产生高温的问题，磁体8两侧设置冷却水通道7 以避免磁体8退磁或电磁线圈损坏；为取得更好的技术效果，所述左右两部分的工作倾斜角度可进行调节，调节范围 为两阳极板6间夹角180° 0° ；所述磁体8采用永磁体；3 为可精确控制磁通量，所述磁体8采用电磁体；本技术的原理是在离子镀铝(IVD)工艺过程中，通过增加与电场正交的磁 场，增强工作气体及膜材原子或分子的离化效果，从而改善成膜质量。基片2加载负偏压，真空室1和阳极板6接地，这样，在基片2同蒸发源5之间产生 电场E，在电场E正交方向添加磁场B，该区域的电子在加速飞向阳极板6过程中，与充入的 工作气体氩原子和被蒸发的膜材原子或分子不断地碰撞，电离出Ar+和膜材的正离子，并产 生二次电子。二次电子在飞向阳极板6时受洛伦兹力和电场力作用，以摆线和螺旋线状的 复合形式在阳极板6表面作螺旋运动，延长该电子运动路径，运动过程中提高了不断与氩 原子和膜材原子或分子的碰撞几率，大大提高氩原子和膜材原子或分子的电离率，产生“雪 崩”效应，增强离化效果。电离出的Ar+在电场作用下加速飞向阴极即基片2，对基片2表面轰击清洗。正性 膜材原子或分子在电场E作用下加速飞向基片2表面沉积，提高镀膜速度，形成致密性好、 结合力强的薄膜。Ar+轰击基片2表面，可以去除基片表面的氧化物或者污染物，利于基片2同膜材 原子或分子之间结合，提高薄膜致密性。由于氩气离化效果增强，故轰击效果增强。同时， 被离化的膜材原子或分子有很强的绕射性，可镀制形状复杂的基片。该磁控增强离子镀铝辅助装置不仅可用于离子镀铝(IVD)工艺中工作气体(Ar+) 及膜材原子或分子离化效果的增强，同时可广泛应用到多种膜材的离子镀膜工艺中，改善 成膜效果。如Ti、Fe、Co、Cr等金属及其合金的离子镀膜工艺。此外，工作过程中存在辉光放电，蒸发源5热量辐射，膜材加热携带热量，产生高 温，应用冷却水通道7水冷降温，以避免磁体8退磁或电磁线圈损坏。本技术的优点是增强了离化效果，膜材的原子或分子大量被离化，可以得到 很大的离子流，使沉积速率加快，镀膜效率高。同时，被离化的膜材原子或分子有很强的绕 射性，可镀制形状复杂的基片。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1是现有技术的离子镀铝(IVD)结构组成示意图；图2是本技术的装置结构及安装示意图；图中1.真空室，2.基片，3.偏压电源，4.蒸发电源，5.蒸发源，6.阳极板，7.冷却 水通道，8.磁体，9.极靴。具体实施方式以下结合附图具体说明本技术本技术的装置是在现有技术的基础上的 进一步改进，现有技术如图1所示真空室1中，室内上部分安装固定基片2，其下方正对蒸 发源5，真空室1接地，基片2接偏压电源3，蒸发源5接蒸发电源4，真空室1充氩气。图2所示为本技术的装置的结构及安装示意图，所述设置在真空室1中，安装 在基片2和蒸发源5之间，由左右两部分对称安装组成；每一部分包括阳极板6、磁体8和 极靴9 ；阳极板6覆盖在磁体8的表面，然后固定安装在极靴9上；阳极板6同真空室1侧壁电连接，真空室1接地；所述左右两部分磁极极性相对；由于工作过程中存在辉光放电，蒸发源5热量辐射，产生高温，磁体8两侧设置冷 却水通道7以避免磁体8退磁或电磁线圈损坏；为取得更好的技术效果，所述左右两部分的工作倾斜角度可进行调节，调节范围 为两阳极板6间夹角180° 0° ；所述磁体8采用永磁体；为可精确控制磁通量，所述磁体8还可以采用电磁体。权利要求一种磁控增强离子镀铝装置，其特征在于本装置设置在真空室(1)中，安装在基片(2)和蒸发源(5)之间，由左右两部分对称安装组成；每一部分包括阳极板(6)、磁体(8)和极靴(9)；阳极板(6)覆盖在磁体(8)的表面，然后固定安装在极靴(9)上；阳极板(6)同真空室(1)电连接，真空室(1)接地；所述左右两部分磁极极性相对。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于磁体(8)两侧设置冷却水通道(7)。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述左右两部分的工作倾斜角度可以进 行调节，调节范围为两阳极板(6)间夹角180° 0°。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述磁体(8)采用永磁体。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述磁体(8)采用电磁体。专利摘要本技术涉及离子镀铝(IVD)
，公开一种磁控增强离子镀铝装置，用于解决沉积速率小，镀膜效率低，膜材原子或分子仅部分离化，离化率低的问题。具体方案为本装置设置在真空室中，安装在基片和蒸发源之间，由左右两部分对称安装组成；每一部分包括阳极板、磁体和极靴；阳极板覆盖在磁体的表面，然后固定安装在极靴上；阳极板同真空室电连接，真空室接地；所述左右两部分磁极极性相对。本技术的优点是增强了离化效果，膜材的原子或分子大量被离化，可以得到很本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁控增强离子镀铝装置，其特征在于：本装置设置在真空室（１）中，安装在基片（２）和蒸发源（５）之间，由左右两部分对称安装组成；每一部分包括阳极板（６）、磁体（８）和极靴（９）；阳极板（６）覆盖在磁体（８）的表面，然后固定安装在极靴（９）上；阳极板（６）同真空室（１）电连接，真空室（１）接地；所述左右两部分磁极极性相对。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：渠洪波，
申请(专利权)人：沈阳科友真空技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]