RU194223U1 - Thin film coating device - Google Patents
Thin film coating device Download PDFInfo
- Publication number
- RU194223U1 RU194223U1 RU2019124953U RU2019124953U RU194223U1 RU 194223 U1 RU194223 U1 RU 194223U1 RU 2019124953 U RU2019124953 U RU 2019124953U RU 2019124953 U RU2019124953 U RU 2019124953U RU 194223 U1 RU194223 U1 RU 194223U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coil
- cathode
- focusing
- housing
- power source
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/46—Sputtering by ion beam produced by an external ion source
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Предназначено для нанесения с помощью плазменного факела покрытий на детали различных размеров. Оно содержит вакуумную камеру, средства откачки и напуска рабочих газов, расположенные в вакуумной камере держатель подложек и дуговой испаритель, состоящий из корпуса дугового испарителя, охлаждаемого катода, соосной с катодом катушки стабилизации дугового разряда, корпус которой охватывает катод и электрически не связан с катодом и соосной с катодом катушки фокусировки, корпус которой примыкает к корпусу катушки стабилизации и электрически изолирован от корпуса вакуумной камеры изолирующим слоем, а между катушками фокусировки и стабилизации, электрически изолированными друг от друга пространственным промежутком на оси дугового испарителя, размещена выполненная из немагнитного металла заслонка, например в форме диска и электрически изолированная от корпусов катушки фокусировки и стабилизации и от корпуса вакуумной камеры, а внутри корпуса катушки фокусировки установлены вплотную к стенкам выполненные из немагнитного материала (металла) ребра, наклоненные к катоду под углом 40-45°, а вне вакуумной камеры расположены источник питания подложек, источник питания обмотки катушки стабилизации и источник питания обмотки катушки фокусировки, причем обмотка катушки фокусировки подключена к своему источнику питания через регулируемый переключатель, а корпус катушки фокусировки подключен к источнику питания через регулируемый переключатель. Достигаемым техническим результатом является повышение эффективности расхода напыляемого материала при напылении тонких пленок в случае объектов малых размеров и классов и больших протяженных объектов и повышение качества получаемых покрытий.Designed for applying with a plasma torch coatings on parts of various sizes. It contains a vacuum chamber, means for pumping and inlet of working gases, a substrate holder and an arc evaporator located in the vacuum chamber, consisting of an arc evaporator body, a cooled cathode, coaxial with the cathode of the arc discharge stabilization coil, the body of which covers the cathode and is not electrically connected to the cathode and coaxial with the cathode of the focusing coil, the housing of which is adjacent to the housing of the stabilization coil and is electrically isolated from the housing of the vacuum chamber by an insulating layer, and between the focusing coils and bilization, electrically isolated from each other by a spatial gap on the axis of the arc evaporator, a non-magnetic metal shutter is placed, for example, in the form of a disk and electrically isolated from the focusing and stabilization coil housings and from the vacuum chamber housing, and made inside the focusing coil housing close to the walls of non-magnetic material (metal) ribs inclined to the cathode at an angle of 40-45 °, and outside the vacuum chamber are located the power source of the substrates, the power source heel stabilizing coil and a power source winding the focusing coil, wherein winding the focus coil is connected to its power supply through the adjustment switch, and the focus coil housing connected to the power source via the adjustment switch. Achievable technical result is to increase the efficiency of the consumption of the sprayed material when spraying thin films in the case of objects of small sizes and classes and large extended objects and improving the quality of the resulting coatings.
Description
Полезная модель относится к классу устройств, позволяющих наносить из низкотемпературной плазмы на подложку покрытие, в том числе и наноразмерное.The utility model belongs to the class of devices that make it possible to apply a coating, including nanoscale, from a low-temperature plasma to a substrate.
Известно устройство [Устройство для нанесения тонкопленочных покрытий, Патент РФ №154033] для нанесения тонкопленочных покрытий, содержащее вакуумную камеру со средствами откачки и напуска рабочих газов, расположенные в вакуумной камере дуговой испаритель и держатель подложек и расположенные вне вакуумной камеры источник питания дугового испарителя, источник питания держателя подложек, источники питания обмотки катушки стабилизации и обмотки катушки фокусировки дугового испарителя, с подсоединенным к нему источником питания. Достоинством этой полезной модели является возможность применения управляемой ионной очистки, что повышает качество получаемых тонких пленок.A device is known [Device for applying thin-film coatings, RF Patent No. 154033] for applying thin-film coatings, containing a vacuum chamber with means for pumping and inlet of working gases, an arc evaporator and a holder of substrates located outside the vacuum chamber and an arc evaporator power source located outside the vacuum chamber power of the substrate holder, power sources of the winding of the stabilization coil and the winding of the focusing coil of the arc evaporator, with a power source connected to it. The advantage of this utility model is the possibility of using controlled ion cleaning, which improves the quality of the resulting thin films.
Недостатком такого устройства является невозможность полного устранения капельной фазы и, вследствие этого, недостаточно высокое качество получаемых пленок.The disadvantage of this device is the inability to completely eliminate the droplet phase and, as a result, the insufficiently high quality of the resulting films.
Известен дуговой испаритель (Патент РФ №179881], который является наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому. Известное устройство состоит из охлаждаемого катода, системы поджига дугового разряда, соосной с катодом катушки стабилизации дугового разряда электрически не связанной ни с одним элементом вакуумной камеры и со своим источником питания и отделенной от катушки стабилизации пространственным промежутком катушки фокусировки электрически не связанной ни с одним элементом вакуумной камеры и со своим источником питания, соосной с катодом и катушкой стабилизации, а между корпусами катушек фокусировки и стабилизации на оси дугового испарителя размещена металлическая немагнитная заслонка в форме диска с диаметром, равным диаметру катода испарителя, а внутри корпуса катушки фокусировки установлена по меньшей мере одна заслонка выполненная из немагнитного металла в виде усеченного конуса в котором диаметр большего основания равен внутреннему диаметру корпуса катушки фокусировки, а меньший диаметр конуса, обращенный в сторону катода равен удвоенному диаметру заслонки, соосной с катодом испарителя.Known arc evaporator (RF Patent No. 179881], which is the closest in combination of essential features to the proposed. The known device consists of a cooled cathode, an ignition arc ignition system, coaxial with the cathode of the arc stabilization coil electrically not connected to any element of the vacuum chamber and with its power source and the space gap of the focusing coil separated from the stabilization coil by the electrically unconnected with any element of the vacuum chamber and with its own a power supply, coaxial with the cathode and the stabilization coil, and between the bodies of the focusing and stabilization coils on the axis of the arc evaporator there is a non-magnetic metal shutter in the form of a disk with a diameter equal to the diameter of the evaporator cathode, and at least one shutter made of non-magnetic is installed inside the focusing coil body metal in the form of a truncated cone in which the diameter of the larger base is equal to the inner diameter of the body of the focusing coil, and the smaller diameter of the cone facing the cathode is n twice the diameter of the damper, coaxial with the cathode evaporator.
Достоинством этой полезной модели является исключение капельной фазы из потока осаждаемого материала, что позволяет получать однородные по структуре пленки, включая наноразмерные пленки, толщина которых много меньше размеров кластеров капельной фазы. Это осуществляется за счет введения внутрь корпуса катушки фокусировки по меньшей мере одной заслонки из немагнитного металла в виде усеченного конуса в котором диаметр большего основания равен внутреннему диаметру корпуса катушки фокусировки, а меньший диаметр конуса, обращенный в сторону катода равен удвоенному диаметру заслонки, соосной с катодом испарителя.The advantage of this utility model is the exclusion of the droplet phase from the flow of the deposited material, which allows one to obtain films uniform in structure, including nanoscale films, whose thickness is much smaller than the size of the droplet phase clusters. This is done by introducing into the focusing coil housing at least one non-magnetic metal shutter in the form of a truncated cone in which the diameter of the larger base is equal to the inner diameter of the focusing coil housing and the smaller cone diameter facing the cathode is equal to twice the diameter of the shutter coaxial with the cathode evaporator.
Для распыления материала система поджига дугового разряда с помощью катушки стабилизации формирует на поверхности катода дуговой разряд, который испаряет материал катода в виде потока ионов и капельной фазы. С помощью катушки фокусировки формируется плазменный факел, направленный по оси системы. В плазменном факеле присутствуют как ионы распыляемого вещества, так и его капли. Размещенная на оси дугового испарителя заслонка избавляет поток напыляемого вещества от прямолетящих капель, а установленная внутри корпуса катушки фокусировки по меньшей мере одна заслонка от капель, летящих под углом от катода. Заслонка выполнена в виде усеченного конуса из немагнитного металла, причем диаметр большего основания конуса равен внутреннему диаметру корпуса катушки фокусировки, а меньший диаметр конуса, обращенный в сторону катода равен удвоенному диаметру заслонки, сосной с катодом испарителя.To spray the material, the arc ignition system using a stabilization coil forms an arc discharge on the surface of the cathode, which vaporizes the cathode material in the form of an ion stream and a droplet phase. Using a focusing coil, a plasma torch is formed, directed along the axis of the system. The plasma torch contains both ions of the atomized substance and its drops. A shutter located on the axis of the arc evaporator eliminates the flow of sprayed matter from direct droplets, and at least one shutter mounted from the focusing coil body from droplets flying at an angle from the cathode. The damper is made in the form of a truncated cone of non-magnetic metal, and the diameter of the larger base of the cone is equal to the inner diameter of the focusing coil body, and the smaller diameter of the cone facing the cathode is equal to twice the diameter of the damper, pine with the cathode of the evaporator.
На боковой поверхности катода возбуждается дуговой разряд, который с помощью магнитного поля катушки стабилизации "переносится" на торцевую поверхность катода и удерживается на ней с помощью того же магнитного поля катушки стабилизации и образует на ней хаотически перемещающееся катодное пятно. Из катодного пятна испаряется материал катода, он проходит через зону плазмы и практически полностью ионизируется, а мощность дугового разряда такова, что на расплав катодного пятна "возвращаются" ионы, оказывают на него давление и, как следствие, приводят к разбрызгиванию расплава. Образующиеся кластеры капельной фазы электронейтральны и направлены от катода.An arc discharge is excited on the side surface of the cathode, which is "transferred" to the end surface of the cathode using the magnetic field of the stabilization coil and is held thereon by the same magnetic field of the stabilization coil and forms a randomly moving cathode spot on it. The cathode material evaporates from the cathode spot, it passes through the plasma zone and is almost completely ionized, and the arc discharge power is such that ions "return" to the cathode spot melt, exert pressure on it and, as a result, lead to melt spraying. The droplet phase clusters formed are electrically neutral and directed away from the cathode.
Вытянутые из плазмы ионы образуют факел с максимальным распределением плотности тока по оси рассматриваемой системы. Капли расплавленного металла вылетают по всем направлениям. Так как заслонка в виде диска не связана ни с одним элементом испарителя, то попадающие на нее ионы из катода будут заряжать ее. Заряд заслонки будет увеличиваться до тех пор, пока образуемое им электрическое поле не станет полностью отталкивать ионы, которые будут огибать заслонку и двигаться по прежней траектории, вращаясь вокруг магнитных силовых линий катушек.The ions drawn from the plasma form a torch with a maximum current density distribution along the axis of the system under consideration. Drops of molten metal fly out in all directions. Since the valve in the form of a disk is not connected with any element of the evaporator, the ions coming from it from the cathode will charge it. The charge of the shutter will increase until the electric field formed by it completely repels the ions, which will go around the shutter and move along the previous path, rotating around the magnetic field lines of the coils.
Недостатком такого устройства является невозможность управления плазменным факелом, который формируется дуговым испарителем и, вследствие этого недостаточно высокое качество получаемых пленок и повышенный расход распыляемого материала.The disadvantage of this device is the inability to control the plasma torch, which is formed by an arc evaporator and, as a result, the insufficiently high quality of the resulting films and the increased consumption of sprayed material.
Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью является создание возможности управления плазменным факелом, и за счет этого более эффективно регулировать расход напыляемого материала.The problem solved by the proposed utility model is to create the ability to control the plasma torch, and due to this, more effectively control the flow rate of the sprayed material.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство для нанесения тонкопленочных покрытий, так же как известное, содержит вакуумную камеру, средства откачки и напуска рабочих газов, расположенные в вакуумной камере держатель подложек и дуговой испаритель, состоящий из корпуса дугового испарителя, охлаждаемого катода, соосной с катодом катушки стабилизации дугового разряда, корпус которой охватывает катод и электрически не связан с катодом и соосной с катодом катушки фокусировки, корпус которой примыкает к корпусу катушки стабилизации и электрически изолирован от корпуса вакуумной камеры изолирующим слоем, между катушками фокусировки и стабилизации, электрически изолированных друг от друга пространственным промежутком на оси дугового испарителя размещена выполненная из немагнитного металла заслонка, например в форме диска и электрически изолированная от корпусов катушки фокусировки и стабилизации и от корпуса вакуумной камеры, а внутри корпуса катушки фокусировки установлены вплотную к стенкам выполненные из немагнитного металла ребра, наклоненные к катоду под углом 40-45°, а вне вакуумной камеры расположены источник питания подложек, источник питания обмотки катушки стабилизации и источник питания обмотки катушки фокусировки. Но, в отличие от известного, в предлагаемом устройстве для нанесения тонкопленочных покрытий обмотка катушки фокусировки подключена к своему источнику питания через дополнительный регулируемый переключатель, позволяющий менять направление движения тока в катушке фокусировки на противоположное, а корпус катушки фокусировки подключен к дополнительному источнику питания через дополнительный переключатель, который позволяет осуществлять подачу на корпус катушки фокусировки положительного или отрицательного плавно регулируемого потенциала относительно нулевого, а так же полностью исключать подачу любого потенциала на корпус катушки фокусировки.The problem is solved due to the fact that the proposed device for applying thin-film coatings, as well as the known one, contains a vacuum chamber, means for pumping and inlet of working gases, a substrate holder and an arc evaporator located in a vacuum chamber, consisting of an arc evaporator body, a cooled cathode, coaxial with the cathode of the arc stabilization coil, the casing of which covers the cathode and is not electrically connected to the cathode and coaxial with the cathode of the focusing coil, whose casing is adjacent to the casing the stabilization carcasses are electrically isolated from the vacuum chamber body by an insulating layer, between the focusing and stabilization coils electrically isolated from each other by a spatial gap on the axis of the arc evaporator there is a shutter made of non-magnetic metal, for example in the form of a disk and electrically isolated from the focusing and stabilization coil bodies and from the body of the vacuum chamber, and inside the body of the focusing coil mounted close to the walls made of non-magnetic metal ribs connected to the cathode at an angle of 40-45 °, and outside the vacuum chamber are located the power source of the substrates, the power source of the winding of the stabilization coil and the power source of the winding of the focusing coil. But, unlike the known one, in the proposed device for applying thin-film coatings, the winding of the focusing coil is connected to its power source through an additional adjustable switch, which allows you to change the direction of current flow in the focusing coil to the opposite, and the body of the focusing coil is connected to an additional power source through an additional switch which allows the supply to the body of the focusing coil of positive or negative continuously adjustable sweat The potential is relatively zero, and also completely exclude the supply of any potential to the focusing coil body.
Достигаемый технический результат - повышение эффективности расхода напыляемого материала при напылении тонких пленок в случае объектов малых размеров и классов (одна фокусировка) и больших протяженных объектов (полотнища, ленты, трубы - другая фокусировка) и снижение расхода распыляемого материала за счет того, что зона осаждения вещества из плазменного факела соответствует размерам обрабатываемой детали и повышения качества получаемых покрытий за счет изоляции катушки фокусировки от напыляемого материала.The technical result achieved is an increase in the efficiency of the consumption of the sprayed material when spraying thin films in the case of objects of small sizes and classes (one focusing) and large extended objects (panels, tapes, pipes - another focusing) and a decrease in the consumption of sprayed material due to the fact that the deposition zone substances from the plasma torch corresponds to the dimensions of the workpiece and improve the quality of the resulting coatings by isolating the focusing coil from the sprayed material.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором приведена схема предлагаемого устройства для нанесения тонкопленочных покрытий.The utility model is illustrated by the drawing, which shows a diagram of the proposed device for applying thin-film coatings.
Устройство для нанесения тонкопленочных покрытий содержит вакуумную камеру 1, средства откачки и напуска рабочих газов 2, расположенные в вакуумной камере держатель подложек 3 и дуговой испаритель 4, состоящий из корпуса дугового испарителя 5, охлаждаемого катода 6, соосной с катодом катушки стабилизации дугового разряда 7, корпус которой охватывает катод и электрически не связан с катодом и соосной с катодом катушки фокусировки 8, корпус которой примыкает к корпусу катушки стабилизации и электрически изолирован от корпуса вакуумной камеры изолирующим слоем 9, между катушками фокусировки и стабилизации, электрически изолированных друг от друга пространственным промежутком 10 на оси дугового испарителя размещена выполненная из немагнитного металла заслонка 11, например, в форме диска и электрически изолированная от корпусов катушки фокусировки и стабилизации и от корпуса вакуумной камеры, а внутри корпуса катушки фокусировки установлены вплотную к стенкам выполненные из немагнитного металла ребра 12, наклоненные к катоду под углом 40-45°, а вне вакуумной камеры расположены источник питания подложек 13, источник питания обмотки катушки стабилизации 14 и источник питания обмотки катушки фокусировки 15. Но, в отличие от известного, в предлагаемом устройстве для нанесения тонкопленочных покрытий обмотка катушки фокусировки подключена к источнику питания 15 через дополнительный регулируемый переключатель 16, позволяющий менять направление движения тока в катушке фокусировки на противоположное, а корпус катушки фокусировки подключен к дополнительному источнику питания 17 через дополнительный регулируемый переключатель 18, который позволяет осуществляет подачу на корпус катушки фокусировки положительного или отрицательного плавно регулируемого потенциала относительно нулевого, а так же полностью исключать подачу любого потенциала на корпус катушки фокусировки. Устройство работает следующим образом.SUBSTANCE: device for applying thin-film coatings contains a vacuum chamber 1, means for pumping and inlet of working
При достижении требуемого вакуума в вакуумной камере 1 с помощью средств откачки и напуска рабочих газов 2 на боковой поверхности охлаждаемого катода 6 возбуждается дуговой разряд, который с помощью магнитного поля катушки стабилизации 7 "переносится" на торцевую поверхность охлаждаемого катода 6 и удерживается на ней с помощью того же магнитного поля катушки стабилизации 7 и образует на ней хаотически перемещающиеся катодное пятно. Из катодного пятна испаряется материал охлаждаемого катода, он проходит через зону плазмы и практически полностью ионизируется, а поскольку на охлаждаемом катоде 6 имеется небольшой отрицательный потенциал, то на расплав катодного пятна "возвращаются" ионы, оказывают на него давление и, как следствие, приводят к разбрызгиванию расплава.When the required vacuum is reached in the vacuum chamber 1 by means of evacuation and inlet of working
Вытянутые из плазмы на держатель подложек 3 ионы образуют факел с регулируемым поперечным сечением и регулируемым распределением плотности тока по оси рассматриваемой системы. Капли расплавленного металла вылетают по всем направлениям. Однако максимальное количество капельной фазы испускается из катода под углом 40° или около того.The ions drawn from the plasma onto the substrate holder 3 form a torch with an adjustable cross section and an adjustable distribution of current density along the axis of the system under consideration. Drops of molten metal fly out in all directions. However, the maximum amount of the droplet phase is emitted from the cathode at an angle of 40 ° or so.
Так как заслонка 11 электрически не связана ни с одним элементом испарителя и вакуумной камеры, то попадающие на нее ионы катода будут заряжать ее. Заряд заслонки будет увеличиваться до тех пор, пока образуемое им электрическое поле не станет полностью отталкивать ионы.Since the
Если при этом магнитные поля катушки стабилизации 7 и катушки фокусировки 8 включены встречно, то положительные ионы плазменного потока будут огибать заслонку, одновременно вращаясь вокруг силовых линий магнитного поля. Если при этом корпус катушки фокусировки 8 электрически не связан ни с одним элементом вакуумной камеры, то ионы плазмы будут на нем осаждаться до тех пор, пока создаваемое ими электрическое поле не станет их отталкивать, вызывая эффект "сужения" (фокусировки) потока. Аналогичная картина (эффект фокусировки) будет наблюдаться и при подаче на корпус катушки фокусировки 8 положительного потенциала (до +50-70 В), но при этом можно получить более значительный эффект фокусировки, чем при "плавающем" потенциале корпуса катушки.If the magnetic fields of the
В случае подачи на корпус катушки фокусировки 8 нулевого потенциала или же небольшого отрицательного и однонаправленных магнитных полей катушек стабилизации 7 и катушки фокусировки 8, плазменный поток начнет расширяться, увеличивая тем самым зону напыления, что важно при нанесении покрытия на "длинномерные" подложки.In the case of applying zero potential or a small negative and unidirectional magnetic field to the focusing
При встречно включенных магнитных полях катушек стабилизации и фокусировки и при отключенном от "земли" корпусе катушки фокусировки 8, время напыления на деталь увеличивается в 3-5 раз. В противном случае согласованные магнитные поля катушек и заземленный корпус катушки фокусировки или ее небольшой (10-30 В) отрицательный потенциал позволяет наносить покрытия с максимальной длиной до 350-400 мм.When the magnetic fields of the stabilization and focusing coils are turned on and the focusing
Капельная фаза продуктов испарения частично ограничивается заслонкой 11, так как капли не заряжены, а та часть, которая распыляется под углом 40° задерживается ребрами 12, подогнанными вплотную к корпусу катушки фокусировки 8 (так называемые "ловушки" капель). Как правило, достаточно двух-трех ребер. Наклон ребер в сторону катода препятствует "отражению" от них мелких капель и устраняет их из потока осаждения.The droplet phase of the evaporation products is partially limited by the
Таким образом, имеет место два режима работы обеспечивающих отсутствие капельной фазы в покрытии:Thus, there are two modes of operation ensuring the absence of a droplet phase in the coating:
1. нанесение высококачественного покрытия на детали небольших (до 50-60 мм) размеров - встречные магнитные поля катушек стабилизации и фокусировки и положительный или нулевой потенциал корпуса катушек фокусировки.1. applying a high-quality coating to parts of small (up to 50-60 mm) sizes — counter magnetic fields of stabilization and focusing coils and positive or zero potential of the focusing coil body.
2. нанесение покрытия на "длинномерные" детали или нанесение декоративного покрытия на большое количество "мелких" (до диаметров порядка 30 мм) и количеством до 300 штук - при согласованных, однонаправленных магнитных полях катушек стабилизации и фокусировки при отрицательном или нулевом потенциале на корпусе катушки фокусировки.2. coating of "long" parts or applying a decorative coating to a large number of "small" (up to diameters of about 30 mm) and up to 300 pieces - with coordinated, unidirectional magnetic fields of stabilization and focusing coils at negative or zero potential on the coil body focusing.
Возможность достижения технического результата доказывается следующими экспериментами.The ability to achieve a technical result is proved by the following experiments.
Испытания по управлению плазменным потоком проводились при напылении на разворачивающееся зеркало для принтера, выполненное в виде куба с размером стороны 20×20 мм. Поверхности были обработаны до шероховатости 0,02 мкм. Требовалось сохранить (получить) коэффициент отражения меньше, чем 0,8. Деталь располагалась в центре установки "Булат-6". На катушке фокусировки был сформирован нулевой потенциал, который способствовал зарядке поверхности катушки и реализовывал встречные поля. Материалом куба являлась сталь 18ХТФ. требования к покрытию были следующими: покрытие должно обеспечивать коэффициент отражения не менее 0,8 и выдерживать незначительные механические воздействия во время сборки - соответственно иметь хорошую адгезию к пластинам зеркала и выдерживать, например, касание отвертки либо другим инструментом. В результате было получено, что коэффициент отражения по всем граням куба не меньше 0,82.Tests for controlling the plasma flow were carried out by spraying onto a deployable printer mirror, made in the form of a cube with a side size of 20 × 20 mm. The surfaces were machined to a roughness of 0.02 μm. It was required to keep (receive) a reflection coefficient of less than 0.8. The part was located in the center of the Bulat-6 installation. A zero potential was formed on the focusing coil, which contributed to charging the surface of the coil and realized counter fields. The cube material was 18KhTF steel. coating requirements were as follows: the coating should provide a reflection coefficient of at least 0.8 and withstand minor mechanical influences during assembly - accordingly, have good adhesion to the mirror plates and withstand, for example, touching the screwdriver or another tool. As a result, it was found that the reflection coefficient for all faces of the cube is not less than 0.82.
Проведенные испытания по нанесению декоративного покрытия на большое количество мелких, диаметром порядка 25 мм декоративных элементов количеством порядка 200 штук - при согласованных, однонаправленных магнитных полях катушек стабилизации и фокусировки при отрицательном или нулевом потенциале на корпусе катушки фокусировки показали уменьшение степени шероховатости примерно на 15%, что очень важно для декоративных элементов, за счет изоляции катушки фокусировки от напыляемого материала.Tests on applying a decorative coating to a large number of small decorative elements with a diameter of about 25 mm in quantity of about 200 pieces - with coordinated, unidirectional magnetic fields of stabilization and focusing coils at negative or zero potential on the focusing coil body, showed a decrease in the degree of roughness by about 15%, which is very important for decorative elements, due to the isolation of the focusing coil from the sprayed material.
Проведенные испытания по нанесению медного покрытия на полимерные пленки полиэтилентерефталата и политетрафторэтилена шириной 50 мм показали уменьшение степени шероховатости примерно на 10% за счет изоляции катушки фокусировки от напыляемого материала.The tests for applying a copper coating to polymer films of polyethylene terephthalate and polytetrafluoroethylene 50 mm wide showed a decrease in roughness by about 10% due to the isolation of the focusing coil from the sprayed material.
Эксперименты по анализу степени шероховатости проводились с помощью атомно-силового микроскопа Solver-P47.Roughness analysis experiments were performed using a Solver-P47 atomic force microscope.
Из вышеприведенного следует, что предлагаемая полезная модель позволяет полностью управлять размерами плазменного факела и координировать его поперечное сечение с размерами обрабатываемого объекта.From the above it follows that the proposed utility model allows you to fully control the size of the plasma torch and coordinate its cross section with the dimensions of the processed object.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019124953U RU194223U1 (en) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | Thin film coating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019124953U RU194223U1 (en) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | Thin film coating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU194223U1 true RU194223U1 (en) | 2019-12-03 |
Family
ID=68834568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019124953U RU194223U1 (en) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | Thin film coating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU194223U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU217003U1 (en) * | 2021-12-02 | 2023-03-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Device for Magnetization of Thin-Film Coatings in Vacuum |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62177173A (en) * | 1986-01-29 | 1987-08-04 | Hitachi Ltd | Formation of thin film |
| RU93047202A (en) * | 1993-10-11 | 1996-07-20 | В.А. Дудкин | DEVICE FOR ION-PLASMA TREATMENT OF PRODUCTS |
| JP2005149761A (en) * | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Sony Corp | Power supply device for generating plasma |
| RU144198U1 (en) * | 2014-04-14 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS |
| US20170107606A1 (en) * | 2012-05-10 | 2017-04-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Film Formation Apparatus, Method for Forming Film, Method for Forming Multilayer Film or Light-Emitting Element, and Method for Cleaning Shadow Mask |
| RU173348U1 (en) * | 2016-10-17 | 2017-08-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS |
| RU179881U1 (en) * | 2017-07-04 | 2018-05-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | ARC EVAPORATOR |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2074903C1 (en) * | 1993-10-11 | 1997-03-10 | Владимир Александрович Дудкин | Apparatus for ionic-plasma treatment of pieces |
-
2019
- 2019-08-05 RU RU2019124953U patent/RU194223U1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62177173A (en) * | 1986-01-29 | 1987-08-04 | Hitachi Ltd | Formation of thin film |
| RU93047202A (en) * | 1993-10-11 | 1996-07-20 | В.А. Дудкин | DEVICE FOR ION-PLASMA TREATMENT OF PRODUCTS |
| JP2005149761A (en) * | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Sony Corp | Power supply device for generating plasma |
| US20170107606A1 (en) * | 2012-05-10 | 2017-04-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Film Formation Apparatus, Method for Forming Film, Method for Forming Multilayer Film or Light-Emitting Element, and Method for Cleaning Shadow Mask |
| RU144198U1 (en) * | 2014-04-14 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS |
| RU173348U1 (en) * | 2016-10-17 | 2017-08-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS |
| RU179881U1 (en) * | 2017-07-04 | 2018-05-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | ARC EVAPORATOR |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU217003U1 (en) * | 2021-12-02 | 2023-03-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Device for Magnetization of Thin-Film Coatings in Vacuum |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2448388C2 (en) | Electroarc source and magnetic accessory | |
| CN104364416B (en) | Filtering cathode arc deposited equipment and method | |
| JP6101238B2 (en) | Coating apparatus for coating a substrate and method for coating a substrate | |
| JP3159949B2 (en) | Thin film deposition equipment using cathodic arc discharge | |
| KR101046958B1 (en) | Design of hardware features to facilitate arc-spray coating applications and functions | |
| EP3644343B1 (en) | A coating system for high volume pe-cvd processing | |
| WO2013010509A1 (en) | Reduced droplet arc target and plasma coating system with same | |
| CN112176292A (en) | Magnetic filtration arc coating device | |
| KR101902778B1 (en) | Arc Ion Plating Apparatus Having Nest Unit | |
| JPS61501328A (en) | Material Deposition Method and Apparatus by Controlled Vacuum Arc | |
| US6756596B2 (en) | Filtered ion source | |
| RU194223U1 (en) | Thin film coating device | |
| US9624570B2 (en) | Compact, filtered ion source | |
| RU1797629C (en) | Device for applying coatings in vacuum | |
| KR20100080912A (en) | Sputtering apparatus and film forming method | |
| KR100326503B1 (en) | Apparatus and method for DC reactive plasma vapor deposition of electrically insulating material using shielded auxiliary anode | |
| RU179881U1 (en) | ARC EVAPORATOR | |
| CA3103016A1 (en) | Single beam plasma source | |
| US20090020415A1 (en) | "Iontron" ion beam deposition source and a method for sputter deposition of different layers using this source | |
| RU2726223C1 (en) | Magnetron sprayer | |
| KR102169507B1 (en) | Arc ion plating apparatus with filtering function | |
| US20140034484A1 (en) | Device for the elimination of liquid droplets from a cathodic arc plasma source | |
| CN202201957U (en) | Less-droplet electric arc target and plasma coating system with less-droplet droplet electric arc target | |
| JPS6324068A (en) | Continuous vacuum deposition plating device | |
| CN213924990U (en) | Magnetic filtration arc coating device |