一种可伸缩移动的电弧蒸发源的制作方法

本技术属于真空硬质涂层制备，具体涉及一种可在镀膜过程中对电弧蒸发源靶材的位置进行调整，使弧源靶材表面与屏蔽之间始终保持适当间隙，确保电弧蒸发源长时间稳定工作，能够一次性镀制较厚的涂层，节省大量等待和手动调节时间，有效提高镀膜质量的可伸缩移动的电弧蒸发源。

背景技术：

1、pvd物理气相沉积中的多弧离子镀膜方式的原理是，在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，通过电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。电弧蒸发源在工作时靶材蒸发出来离子与电子，离子飞向带负电压的工件表面沉积成膜，电子飞向炉体（阳极）；同时，电子有可能飞向弧源法兰，造成弧源法兰局部过热而烧穿，即所谓的跑弧现象。所以，为了防止跑弧，在靶材周边设置了悬浮电位的屏蔽装置，以防止弧斑飞向炉体以外的阳极区域。通常屏蔽与靶材之间留有合适的间隙，弧斑钻进间隙后构不成电子的回转半径要求，从而使弧斑运动终止，即所谓的灭弧；再通过引弧装置重新启弧，使弧斑运行持续进行。

2、目前，现有结构的电弧蒸发源靶材较厚，当沉积一段时间后，靶材表面与屏蔽表面之间会产生较大间隙，容易跑弧，这时就需要调整屏蔽，使其与靶材表面保持一定的距离。在镀膜过程中，出现需要调整靶材表面与屏蔽之间间隙的情况时，现有结构通常是需要在停机状态下、进行手动调整。然而，如果选择停机调整，势必要等待真空室降温至允许开门的温度时才可以进行操作，并且，在调整好之后，还要重新抽真空、加热；这种传统的方式不但等待时间长，作业过程繁琐，调节精度低，还会对膜层质量造成一定影响。故有必要对现有技术的电弧蒸发源靶材与屏蔽之间位置的调节方式和结构进行改进。

技术实现思路

1、本实用新型就是针对上述问题，提供一种可在镀膜过程中对电弧蒸发源靶材的位置进行调整，使弧源靶材表面与屏蔽之间始终保持适当间隙，确保电弧蒸发源长时间稳定工作，能够一次性镀制较厚的涂层，节省大量等待和手动调节时间，有效提高镀膜质量的可伸缩移动的电弧蒸发源。

2、本实用新型所采用的技术方案是：该可伸缩移动的电弧蒸发源包括设置在真空室内壁上的安装法兰处的弧源法兰，其特征在于：所述弧源法兰通过绝缘法兰与安装法兰相连，弧源法兰的中部设置有靶材座，靶材座通过绝缘导向套与弧源法兰的中部活动相连；所述靶材座位于真空室内部的前端设置有蒸发源靶材，靶材座位于真空室外部的后端设置有靶座密封法兰，靶材座的内部设置有靶座冷却水道，靶材座内侧的前部设置有永磁铁；所述蒸发源靶材的外侧周边设置有悬浮电位屏蔽，悬浮电位屏蔽通过悬浮屏蔽座与固定在弧源法兰上的绝缘屏蔽座组件相连，且所述蒸发源靶材的端面与悬浮电位屏蔽的法兰平面之间具有距离d，所述悬浮屏蔽座上设置有电磁线圈；所述靶座密封法兰还通过绝缘垫与靶座连接架相连，靶座连接架与设置在弧源法兰上的靶座移动机构相连，并且，所述靶座密封法兰与弧源法兰之间设置有罩设在靶材座外部、用于密封的焊接波纹管。

3、所述靶座移动机构包括若干组竖向布置的移动导向柱，移动导向柱的下端分别通过导向柱固定座与弧源法兰的上侧固定相连，移动导向柱的上端则通过直线轴承与靶座连接架滑动相连；并且，所述靶座连接架上还固定设置有丝杠螺母，丝杠螺母与竖向布置的滚珠丝杠相配合连接，滚珠丝杠的一端通过联轴器与靶座移动电机的输出端相连，且靶座移动电机固定安装在弧源法兰上设置的电机支撑架上，所述滚珠丝杠的另一端则通过丝杠支撑轴承座与电机支撑架的立柱相连。以利用靶座移动电机驱动滚珠丝杠旋转，进而带动靶座连接架以及其上设置的靶材座沿着移动导向柱上、下滑动，从而调整蒸发源靶材的端面与悬浮电位屏蔽的法兰平面之间的距离。

4、所述绝缘屏蔽座组件包括与弧源法兰相连的基座以及与悬浮屏蔽座相连的悬浮屏蔽法兰，且所述悬浮屏蔽法兰与基座之间还设置有绝缘陶瓷珠。以将悬浮屏蔽座通过螺钉与悬浮屏蔽法兰连接，使悬浮电位屏蔽筒体上的外螺纹与悬浮屏蔽座的内螺纹连接，进而让悬浮电位屏蔽具有悬浮电位，有效避免弧斑跑弧现象，且利用绝缘陶瓷珠使悬浮屏蔽法兰与基座绝缘。

5、所述靶座连接架上设置有靶座移动限位卡板，弧源法兰上、与限位卡板相对应的位置处设置有竖向布置的限位立柱，限位立柱上分别设置有上限位凸块和下限位凸块，并且，所述靶座移动限位卡板的限位端位于上限位凸块和下限位凸块之间。以在靶座移动机构带动靶座连接架伸缩的过程中，利用靶座移动限位卡板与限位立柱上设置的上限位凸块和下限位凸块的配合卡接，来限制靶材座移动的极限位置。

6、所述弧源法兰上还设置有引弧伸缩杆，引弧伸缩杆通过引弧杆密封导向座与弧源法兰贯穿式相连，且所述引弧伸缩杆位于真空室内部、蒸发源靶材下方的一端设置有引弧针，引弧伸缩杆位于真空室外部的一端则与引弧缸连接支座上设置的引弧气缸的伸缩端相连。以在需要重新启弧的时候，通过引弧气缸带动引弧伸缩杆移动，进而配合引弧针实现启弧，使弧斑运行能够持续进行。

7、所述靶座密封法兰上设置有若干组接线柱，且所述接线柱的上部通过接线板相连。以便于蒸发源靶材与弧电源的负极相连。

8、所述靶材座内侧前部的永磁铁设置在磁铁座上，且所述磁铁座上设置有调整螺杆，调整螺杆的一端与磁铁座相连，调整螺杆的另一端通过固定螺母与靶座密封法兰相连，调整螺杆的外端部还设置有调整手柄。以通过调整螺杆的转动，来调节永磁铁在靶材座内侧前部的位置，进而改变磁场强度，根据具体的使用需要来调节弧斑的运行速度。

9、本实用新型的有益效果：由于本实用新型采用弧源法兰通过绝缘法兰与安装法兰相连，弧源法兰的中部设置靶材座，靶材座通过绝缘导向套与弧源法兰的中部活动相连；靶材座位于真空室内部的前端设置蒸发源靶材，靶材座位于真空室外部的后端设置靶座密封法兰，靶材座的内部设置靶座冷却水道，靶材座内侧的前部设置永磁铁；蒸发源靶材的外侧周边设置悬浮电位屏蔽，悬浮电位屏蔽通过悬浮屏蔽座与固定在弧源法兰上的绝缘屏蔽座组件相连；靶座密封法兰通过绝缘垫与靶座连接架相连，靶座连接架与设置在弧源法兰上的靶座移动机构相连，靶座密封法兰与弧源法兰之间设置罩设在靶材座外部的焊接波纹管的结构形式，所以其设计合理，结构紧凑，能够在真空镀膜的过程中对电弧蒸发源靶材的位置进行调整，使弧源靶材表面与屏蔽之间始终保持适当间隙，确保电弧蒸发源长时间稳定工作，且不采用油封，减少漏气的可能性；同时，镀膜时靶基距保持不变，能保证镀膜时沉积速率基本一致，可一次性镀制较厚的涂层，节省大量等待和手动调节时间，制备出更理想的膜层，有效提高镀膜质量。

技术特征：

1.一种可伸缩移动的电弧蒸发源，包括设置在真空室内壁（1）上的安装法兰（2）处的弧源法兰（3），其特征在于：所述弧源法兰（3）通过绝缘法兰（4）与安装法兰（2）相连，弧源法兰（3）的中部设置有靶材座（10），靶材座（10）通过绝缘导向套（12）与弧源法兰（3）的中部活动相连；所述靶材座（10）位于真空室内部的前端设置有蒸发源靶材（9），靶材座（10）位于真空室外部的后端设置有靶座密封法兰（14），靶材座（10）的内部设置有靶座冷却水道（26），靶材座（10）内侧的前部设置有永磁铁（11）；所述蒸发源靶材（9）的外侧周边设置有悬浮电位屏蔽（8），悬浮电位屏蔽（8）通过悬浮屏蔽座（7）与固定在弧源法兰（3）上的绝缘屏蔽座组件（5）相连，且所述蒸发源靶材（9）的端面与悬浮电位屏蔽（8）的法兰平面之间具有距离d，所述悬浮屏蔽座（7）上设置有电磁线圈（6）；所述靶座密封法兰（14）还通过绝缘垫（19）与靶座连接架（15）相连，靶座连接架（15）与设置在弧源法兰（3）上的靶座移动机构相连，并且，所述靶座密封法兰（14）与弧源法兰（3）之间设置有罩设在靶材座（10）外部、用于密封的焊接波纹管（13）。

2.根据权利要求1所述的可伸缩移动的电弧蒸发源，其特征在于：所述靶座移动机构包括若干组竖向布置的移动导向柱（17），移动导向柱（17）的下端分别通过导向柱固定座（18）与弧源法兰（3）的上侧固定相连，移动导向柱（17）的上端则通过直线轴承（16）与靶座连接架（15）滑动相连；并且，所述靶座连接架（15）上还固定设置有丝杠螺母（20），丝杠螺母（20）与竖向布置的滚珠丝杠（21）相配合连接，滚珠丝杠（21）的一端通过联轴器（22）与靶座移动电机（23）的输出端相连，且靶座移动电机（23）固定安装在弧源法兰（3）上设置的电机支撑架（24）上，所述滚珠丝杠（21）的另一端则通过丝杠支撑轴承座（25）与电机支撑架（24）的立柱相连。

3.根据权利要求1所述的可伸缩移动的电弧蒸发源，其特征在于：所述绝缘屏蔽座组件（5）包括与弧源法兰（3）相连的基座以及与悬浮屏蔽座（7）相连的悬浮屏蔽法兰，且所述悬浮屏蔽法兰与基座之间还设置有绝缘陶瓷珠。

4.根据权利要求1所述的可伸缩移动的电弧蒸发源，其特征在于：所述靶座连接架（15）上设置有靶座移动限位卡板（37），弧源法兰（3）上、与限位卡板相对应的位置处设置有竖向布置的限位立柱（34），限位立柱（34）上分别设置有上限位凸块（35）和下限位凸块（36），并且，所述靶座移动限位卡板（37）的限位端位于上限位凸块（35）和下限位凸块（36）之间。

5.根据权利要求1所述的可伸缩移动的电弧蒸发源，其特征在于：所述弧源法兰（3）上还设置有引弧伸缩杆（38），引弧伸缩杆（38）通过引弧杆密封导向座（40）与弧源法兰（3）贯穿式相连，且所述引弧伸缩杆（38）位于真空室内部、蒸发源靶材（9）下方的一端设置有引弧针（39），引弧伸缩杆（38）位于真空室外部的一端则与引弧缸连接支座（32）上设置的引弧气缸（33）的伸缩端相连。

6.根据权利要求1所述的可伸缩移动的电弧蒸发源，其特征在于：所述靶座密封法兰（14）上设置有若干组接线柱（30），且所述接线柱（30）的上部通过接线板（31）相连。

7.根据权利要求1所述的可伸缩移动的电弧蒸发源，其特征在于：所述靶材座（10）内侧前部的永磁铁（11）设置在磁铁座上，且所述磁铁座上设置有调整螺杆（27），调整螺杆（27）的一端与磁铁座相连，调整螺杆（27）的另一端通过固定螺母（28）与靶座密封法兰（14）相连，调整螺杆（27）的外端部还设置有调整手柄（29）。

技术总结一种可伸缩移动的电弧蒸发源，属于真空硬质涂层制备技术领域，解决现有技术存在的等待时间长，作业过程繁琐，调节精度低，影响膜层质量的问题。包括弧源法兰，弧源法兰的中部活动设置有靶材座，靶材座位于真空室内部的前端设置有蒸发源靶材，蒸发源靶材的外侧周边设置有悬浮电位屏蔽，悬浮电位屏蔽通过悬浮屏蔽座与绝缘屏蔽座组件相连；靶材座后端设置的靶座密封法兰与靶座连接架相连，靶座连接架与靶座移动机构相连，靶座密封法兰与弧源法兰之间设置有罩设在靶材座外部的焊接波纹管。其设计合理，结构紧凑，可在镀膜过程中调整弧源靶材的位置，确保电弧蒸发源长时间稳定工作，能够一次性镀制较厚的涂层，节省等待和调节时间，提高镀膜质量。技术研发人员：王海,白海萍,王光华,张浩受保护的技术使用者：沈阳乐贝真空技术有限公司技术研发日：20231031技术公布日：2024/6/5