真空镀膜加工机主要结构
发布时间：2019-02-21 16:12:15
1、真空系统：主要是由真空容器（真空室）和真空获得设备（真空机组）、测量真空（真空计）、控制真空等组件组成。真空机组包括真空泵、真空管道、真空阀门组成。
真空泵在真空机组中又分为维持真空泵、粗抽泵、前级真空泵、辅助泵、高真空泵/超高真空泵等。
①维持真空泵：在真空系统中，当气体量很小时，不能有效利用主前级泵，为此，在真空系统中配置一种容量较小的辅助前级泵维持主泵正常工作或维持已抽真空容器所需之低压的真空泵。
旋片真空泵：转子偏心的安装在泵壳内并同泵壳内表面固定面相切，在转子内装有两个（或以上）旋片，当转子旋转时滑片能沿其径向槽往复滑动且与泵壳内壁始终接触，将泵腔分成几个可变容积的旋转容积真空泵。
②粗抽泵：从大气压开始降低系统压力到另一抽气系统开始工作的真空泵。
③前级真空泵：用以维持主泵的前级压力在其临界前级压力以下的真空泵，前级泵也可以做粗抽泵使用。
④辅助泵：主要是用来辅助抽气用，它在某个范围内有很大的抽速，但必须要和前级真空泵一起使用。如我们常用的罗茨真空泵
罗茨真空泵：泵内装有两个相反方向同步旋转的双叶形或多叶形转子，转子间、转子同泵壳内壁保持一定间隙的容积真空泵。
⑤高真空泵：在高真空范围工作主真空泵，也就是说它必须配备粗抽泵和前级泵才能使用。如我们常用的油扩散泵、涡轮分子泵。
油扩散泵：以低压高速油蒸汽流作为工作介质的气体动量传输泵，气体分子扩散到油蒸汽射流中，被送到出口。
油扩散泵的工作压力范围10-2～10-6Pa其主要的工作原理是扩散泵油锅中的泵油在真空中加热到沸腾温度（约200℃）产生大量的油蒸汽，油蒸汽经导流管由各级喷嘴定向高速喷出。由于扩散泵进气口附近被抽气体的分压力高于蒸汽流中该气体的分压力，所以被抽气体分子就不断地扩散到蒸汽流中，油蒸汽撞击被抽气体分子。使被抽气体分子碰到泵壁又反射回来再受到蒸汽流的碰撞而重新沿蒸汽流方向流向泵壁。经过几次碰撞后，气体分子被压缩到低真空端，再由下几级喷嘴喷出的蒸汽流进行多级压缩，最后由前级真空泵抽走。而蒸汽流在冷却的泵壁上被冷凝后又返回到油锅中重新被加热，如此循环工作。
涡轮分子泵：泵内装有带槽的圆盘或带叶片的转子，它在定子对应的圆盘间旋转，转子圆周的线速度和气体分子速度是相同数量级的，泵通常在分子流条件下工作。
涡轮分子泵要由十多个动叶轮和静叶轮组成。动叶轮和静叶轮交替排列。动、静叶轮几何尺寸基本相同,但叶片倾斜角相反，倾斜叶片的运动使气体分子从左侧穿过叶片到达右侧，比从右侧穿过叶片到达左侧的几率大得多。叶轮连续旋转，气体分子便不断地由左侧流向右侧，从而产生抽气作用。
2、真空测量系统：真空测量是通过真空计来进行的，我们常用的主要有电阻真空计（量程为104—10-2），热偶真空计（量程为102—10-1），电离真空计（量程为10-1—10-5），复合真空计（量程为104—10-5）。
电阻真空计和热偶真空计：都属于热传导真空计。利用低压下气体热传导与压力有关这一原理制成。
电离真空计：利用低压下气体分子被荷能粒子碰撞电离，产生的离子流随压力变化的原理。如热阴极电离真空计、冷阴极电离真空计和放射性电离真空计等。
3、靶源及靶电源：靶源主要是指电弧靶和磁控靶，电源是对应的弧电源和中频电源。
高频逆变式电弧电源
工频整流滤波单元将公用电网的50HZ正弦波交流，通过低频整流电路，变成带有一定低频纹波的直流，然后进行简单的电容滤波。小功率(≤160A)时，一般采用∽220V，单相整流；大功率(>160A)时，一般采用∽380V三相整流。值得指出的是：该单元应设计对滤波电解电容初始充电时使用的限流启动电路，以避免初始充电时，瞬间大电流引起自动空气开关跳闸，并可以延长电解电容的使用奉命。
高频全桥逆变单元采用IGBT或MOSFET，将工频整流滤波各得到的直流变成20KHZ或以上的方波交流，以使采用高频变压器进行降压。该单元是高频逆变式电弧电源的关键部分，除形成高频方波外，还承担了通过调整方波占空比实际稳流和输出短路时快速关断进行电源保护的功能。
中频磁控溅射电源
中频磁控溅射电源工作时，输出为对称的方波交流，两个磁控溅射靶互为阴阳级，交替工作。同单极性脉冲磁控溅射时一样，每个靶都有自然灭辉时间，其打火抑制功能很强。其优于单极性脉冲磁控溅射电源的是：两个靶交替工作时，当对面靶工作时，不工作靶表面的正电荷积累，可以被电子中和，不存在电荷积累问题，因而其抑制打火功能比单极性脉冲磁控溅射电源更好。特别适合于镀制各种要求较高的纯金属膜和化合物膜。
两个磁控溅射靶高频率交替溅射时，电子、离子在两个靶之间反复运动，有助于提高电离度，增强粒子的激活态，特别有利于反应磁控溅射。
应用和注意事项
1)中频磁控溅射电源对磁控溅射靶的要求较高，“孪生”的对靶，要求表面磁场、溅射面积、靶的材质和厚度要尽可能一致。不然会影响电源工作，严重时会导致过流保护。
2)由于两个靶交替工作，中频磁控溅射电源的起辉电压和工作电压较高，低气压下也容易出现灭辉现象。
3)因两个靶交替工作，从理论上讲中频磁控溅射电源的电流或功率选择，基本上可以按直流磁控溅射的两倍来定，但考虑到其工作电压较高，可适当降低工作电流。
4)由于目前中频磁控溅射电源的工作频率较低(20～60KHz)，还不能溅射绝缘靶材。
5)中频磁控溅射电源的空载电压一般为≥1000V～1200V，工作电压为500V～800V，工作频率为20KHz～60KHz,占空比为10％～90％。
6)工作频率高一些，有利于增加打火抑制能力，但会限制电源输出平均电流的能力。
4、送气系统:主要由电磁阀开关和气体流量控制两部分组成
5、偏压电源：在多弧离子和磁控溅射镀膜技术中都要使用。只是由于磁控溅射的离化率远低于多弧离子镀，所需偏压电源的功率更小。目前有许多设备既配备磁控溅射靶，也配有多弧靶，选择偏压电源功率时，要以多支工作时的要求来定。早期的偏压电压主要是用可控硅技术的直流偏压电源，现在多为采用高频逆变技术制造的单极性、直流叠加脉冲和双极性脉冲偏压电源。因灭弧和防打火功能太差，已经逐渐被淘汰。偏压电源主要用于多弧离子和磁控溅射镀膜过程中的辉光清洗、离子轰击和膜层沉积时在被镀工件上施加偏压，在辉光清洗时，它产生辉光；在离子轰击中用于加速离子，提高离子轰击工件表面进的能量，达到啬溅射清洗效果和膜层结合力的目的，在膜层沉积时，它也用于增加离子能量，促进和改善薄膜生长，也会提高膜基结合力。
1)通用单极性脉冲偏压电源的输出电压为100～1000V,频率为20～80KHz，占空比为10％～80％，输出电流取决于多弧靶的数量和弧流的大小。通常可按3～5A/个选取，而只用于磁控溅射镀膜的偏压电源。则根据工件表面积和辉光放电清洗强度来选，通常可按5A/m2左右来选取。
2)调高频率和减小占空比能减小打火损伤和降低工件表面的温度、辉光放电清洗和离子轰击的效果。实际使用中要根据实际工作情况和需要来调节。
3)增大占空比可提高离子轰击的能量，有利于提高膜基结合力和膜层的致密性，但会降低成膜速率，实际使用中要根据需要调节、
4)辉光清洗电压大约500～1000V，离子轰击电压大约400～800V，成膜电压大约50～300V，在工模具镀膜中，也有采用1500V，3000V,甚至5000V偏压电源的，但应用较少。
5)工作中如出现低压大电流现象或反复保护，电压、电流不稳定现象，很可能设备有短路和持续拉弧现象，应进行维修。
6)工作中打火频繁。而且提高频率和占空比也无明显改善时，可能是膜层绝缘性高或工件上有绝缘材料，这时最好选用双极性脉冲偏压电源。
推荐产品
当前位置：