[发明专利]无弧斑的真空电弧等离子体蒸发离化源

说明书

技术领域

本发明是一种无弧斑的真空电弧等离子体蒸发离化源，属于真空电弧等离子体技术领域。但主要应用于物理气相沉积(PVD)镀膜领域。

该种蒸发离化源属于阴极电弧蒸发沉积技术，由于无弧斑，能产生无液滴、高电离度、高密度的金属蒸气等离子体，一般适用于蒸发沸点1500°K以上的金属材料，如Zr、Ni、Cr、Ti等，根据http://www.lenntech.com/Periodic-Chart-elements/boiling-point.htm下载，换算成绝对温度°K，则它们的沸点如下：Zr：4650°K，Ni：3005°K，Cr：2945°K，Ti：3560°K.

背景技术

本发明采用真空电弧等离子体技术，实现无弧斑的真空电弧放电，产生无液滴、高电离度、高密度的金属蒸汽等离子体，可在工件上沉积成膜。

经过相关技术和与它相邻的技术的国内、外专利检索，主要分3个方面：

(i)‘有弧斑或多弧斑的真空电弧阴极放电’，显然与本发明无弧斑显著不同。

(ii)是一般意义的‘金属等离子体源或金属蒸气真空弧离子源’多用作离子注入技术对材料改性用，而不是应用于镀膜领域。

(iii)再有一般的真空电弧等离子体沉积产生的有液滴的膜层，需要附加磁场过滤装置才能减少液滴；与本发明无弧斑，无液滴显著不同。

现分别对它们简述如下：

(i)有弧斑的相关专利：

Δ中国专利CN 91103541

          大电流多弧斑受控真空电弧蒸发源

          申请人：中科院电工所     发明人：吴振华等

采用电磁线圈磁场与大弧电流相匹配，从而使弧斑分裂成几个小弧斑，并在整个阴极表面作多轨迹旋转，从而使阴极表面烧蚀均匀，镀膜沉积速率提高2-3倍。此专利与本发明显著不同，它仍有多个小弧斑，可减少液滴，但不能消除液滴。

Δ中国专利CN 0122564

          真空电弧蒸发源及使用它的薄膜形成装置

          申请人：日新电机株式会社     发明人：村上浩

采用真空电弧蒸发，但属有弧斑的情况，难免有液滴产生，与本发明的无弧斑，无液滴显著不同。

Δ国外专利US 5269898

          采用真空电弧蒸发镀覆基材的方法和装置

          申请人：Vapor Technologies Inc.

          发明人：R.P.Welty

圆柱形长阴极置于大螺旋形线圈内，以改变线圈内轴向磁场，来控制沿阴极表面母线的弧斑运动，以减少飞溅液滴的数量和尺寸。显然与本发明是无弧斑不同。低温是它的优点，但它是有弧斑，有液滴的方法。

(ii)金属等离子体源相关专利：

Δ中国专利CN 92113717

          金属等离子体源离子注入方法及装置

          申请人：哈工大      发明人：夏立芳

该发明的金属等离子体源是作为材料改性的离子注入用源，产生量较小，与本发明的产生量大的金属等离子体蒸发离化源显著不同。

Δ中国专利CN 96201703

          一种金属蒸气真空弧离子源

          申请人：核工业西南物理研究所  发明人：高玉

该发明所述产生的金属蒸气，是作为传统意义上的离子源用的，所以与本发明产生量较大的镀膜用蒸发源很不相同。

Δ国外专利US 6244212 B1

          镀覆高度均匀薄膜的电子束蒸发装置

          申请人：Genvac Aerospace Corp.

          发明人：L.A.Takacs

采用电子束蒸发镀料，并用离子枪辅助加强离化率，使成为金属等离子体。显然与本发明采用的方法明显不同，它是采用电子束蒸发镀料，而不是电弧等离子体放电。

(iii)真空电弧等离子体相关专利：

Δ中国专利CN 200510004287

          由电弧等离子体高速淀积形成保护涂层的方法

          申请人：通用电气公司

          发明人：B.L-M，杨       S.M.加斯沃斯