CN106683970A

CN106683970A - 一种防打火直流离子源

Info

Publication number: CN106683970A
Application number: CN201611064656.5A
Authority: CN
Inventors: 周国方; 谢贵久; 张龙赐
Original assignee: CETC 48 Research Institute
Current assignee: CETC 48 Research Institute
Priority date: 2016-11-28
Filing date: 2016-11-28
Publication date: 2017-05-17

Abstract

本发明公开了一种防打火直流离子源，包括离子光学组件，所述离子光学组件包括屏栅、加速栅和防打火栅，所述屏栅、所述加速栅和所述防打火栅依次布置且栅孔彼此对准，所述屏栅上施加正电压，所述加速栅上施加负电压，所述防打火栅接地。本发明具有结构简单、可连续沉积绝缘材料、生产效率高等优点。

Description

一种防打火直流离子源

技术领域

本发明涉及离子束镀膜设备，尤其涉及一种防打火直流离子源。

背景技术

现有直流离子源采用屏栅和加速栅的双层栅网结构，屏栅和加速栅是一对多孔彼此对准的电极，从而构成离子光学组件。在屏栅栅网上施加正电压将正离子束缚在阳极筒内，屏栅电场在放电室中形成等离子体弯月形发射面；在加速栅栅网上施加负电压将正离子拉出加速、减速向靶传输；中和器发射电子浸入正离子束中，形成中性束的等离子体。但是屏栅和加速栅会对中和器发射的电子有反向抽取作用，使得等离子体仍带正电荷。在溅射金属材料时，在沉积膜层表面的正电荷会被自由流动的电子中和，但是在溅射绝缘材料时，正电荷被中和的速度非常慢，绝缘薄膜上的正电荷会不断累积，当累积到可产生放电的电位时会产生放电现象，导致绝缘膜损坏漏电，并且打火现象会出现在栅网表面，严重时会损坏栅网。为了防止打火，在镀绝缘材料时，常用的做法是通过操作工人每隔一段时间进行缓镀，确保薄膜不被击穿，这种方法生产效率较低，无法做到连续沉积绝缘材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、可连续沉积绝缘材料、生产效率高的防打火直流离子源。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种防打火直流离子源，包括离子光学组件，所述离子光学组件包括屏栅、加速栅和防打火栅，所述屏栅、所述加速栅和所述防打火栅依次布置且栅孔彼此对准，所述屏栅上施加正电压，所述加速栅上施加负电压，所述防打火栅接地。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括阳极桶、底板组件、支撑组件及工作气体输入组件，所述屏栅、加速栅和防打火栅自下而上依次布置于所述阳极桶上方，所述支撑组件支撑于所述底板组件下方，所述阳极桶设于所述底板组件上，阳极桶内设有阴极灯丝，所述工作气体输入组件通过所述底板组件与所述阳极桶连通。

所述阳极桶外周还设有水冷组件，所述水冷组件上下两端分别与屏栅和底板组件法兰连接，所述水冷组件包括内筒及设于内筒外周的外筒，所述内筒和所述外筒之间构成水冷腔，所述底板组件上设有一对水冷接头，各水冷接头与所述水冷腔连通。

所述底板组件包括底板及上盖，所述底板中部设有凸台，所述上盖与所述凸台连接，所述阳极桶和所述阴极灯丝设于所述上盖上，所述凸台中部设有进气孔，凸台上表面设有匀流槽，所述上盖沿周向均匀设有多个出气孔，所述进气孔、所述匀流槽和所述出气孔连通，所述工作气体输入组件包括进气管及绝缘接头，所述绝缘接头连接于所述进气孔与所述进气管之间。

所述支撑组件包括基座及沿基座周向均匀布置的多根支撑杆，各支撑杆上端设有螺纹连接段并于螺纹连接段设置一对绝缘锁紧螺母，所述螺纹连接段穿过所述底板组件的法兰连接处，一对绝缘锁紧螺母分设于所述底板组件上下两侧。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的防打火直流离子源，其离子光学组件采用三层栅网结构，屏栅、加速栅和防打火栅依次布置且三层栅网的栅孔彼此对准，其中屏栅上施加正电压形成等离子体弯月形发射面；由加速栅的负电场将正离子拉出并加速，然后减速向靶传输；防打火栅接地，防打火栅和加速栅之间形成的电场可以有效的抑制中和电流的返流现象，使中和器发射的电子与离子束充分中和形成中性束等离子体，从而消除绝缘薄膜上的正电荷累积，实现长时间不打火的条件下连续沉积绝缘材料，大大提高生产效率。

附图说明

图1是本发明防打火直流离子源的结构示意图。

图2是图1中A处的放大图。

图中各标号表示：1、离子光学组件；11、屏栅；12、加速栅；13、防打火栅；2、阳极桶；3、底板组件；31、底板；311、凸台；312、进气孔；313、匀流槽；32、上盖；321、出气孔；4、支撑组件；41、基座；42、支撑杆；421、螺纹连接段；422、绝缘锁紧螺母；5、工作气体输入组件；51、进气管；52、绝缘接头；6、阴极灯丝；7、水冷组件；71、内筒；72、外筒；73、水冷腔；8、水冷接头；91、电气接头；92、电气转接板。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实施例的防打火直流离子源，包括离子光学组件1，离子光学组件1包括屏栅11、加速栅12和防打火栅13，屏栅11、加速栅12和防打火栅13依次布置且栅孔彼此对准，屏栅11上施加正电压，加速栅12上施加负电压，防打火栅13接地。该防打火直流离子源，其离子光学组件1采用三层栅网结构，屏栅11、加速栅12和防打火栅13依次布置且三层栅网的栅孔彼此对准，其中屏栅11上施加正电压形成等离子体弯月形发射面；由加速栅12的负电场将正离子拉出并加速，然后减速向靶传输；防打火栅13接地，防打火栅13和加速栅12之间形成的电场可以有效的抑制中和电流的返流现象，使中和器发射的电子与离子束充分中和形成中性束等离子体，从而消除绝缘薄膜上的正电荷累积，实现长时间不打火的条件下连续沉积绝缘材料，大大提高生产效率。需要说明的是，由于三层栅网的栅孔需要严格对准，因此本实施例中的离子光学组件1的加工难度要远高于常规的双层栅网；屏栅11、加速栅12和防打火栅13之间采用法兰连接。

本实施例中，防打火直流离子源还包括阳极桶2、底板组件3、支撑组件4及工作气体输入组件5，屏栅11、加速栅12和防打火栅13自下而上依次布置于阳极桶2上方，支撑组件4支撑于底板组件3下方，阳极桶2设于底板组件3上，阳极桶2内设有阴极灯丝6，工作气体输入组件5通过底板组件3与阳极桶2连通。

本实施例中，阳极桶2外周还设有水冷组件7，水冷组件7上下两端分别与屏栅11和底板组件3法兰连接，水冷组件7包括内筒71及设于内筒71外周的外筒72，内筒71和外筒72之间构成水冷腔73，底板组件3上设有一对水冷接头8，各水冷接头8与水冷腔73连通。工作时，一对水冷接头8分别连接进水管和排水管，冷却水经进水管进入水冷腔73内与阳极桶2进行热交换，然后经排水管排出，水冷组件7结构简单、紧凑，可对阳极桶2进行全面的冷却，冷却效果好。

本实施例中，底板组件3包括底板31及上盖32，底板31中部设有凸台311，上盖32与凸台311连接，阳极桶2和阴极灯丝6设于上盖32上，凸台311中部设有进气孔312，凸台311上表面设有匀流槽313，上盖32沿周向均匀设有多个出气孔321，进气孔312、匀流槽313和出气孔321连通，工作气体输入组件5包括进气管51及绝缘接头52，绝缘接头52连接于进气孔312与进气管51之间。工作时，工作气体（通常为氩气）依次经过进气管51、绝缘接头52和进气孔312进入匀流槽313内，工作气体可得到一定程度的缓冲，然后经上盖32上的各出气孔321进入阳极桶2内，保证阳极桶2内各处气氛的均匀、一致。

支撑组件4包括基座41及沿基座41周向均匀布置的多根支撑杆42，进气管51贯穿于基座41的中部，各支撑杆42上端设有螺纹连接段421并于螺纹连接段421设置一对绝缘锁紧螺母422，螺纹连接段421穿过底板组件3的法兰连接处，一对绝缘锁紧螺母422分设于底板组件3上下两侧。本实施例中，螺纹连接段421穿过底板31和水冷组件7下端的连接法兰，一对绝缘锁紧螺母422将底板31和水冷组件7下端的连接法兰锁紧、固定，并实现阳极桶2的绝缘隔离。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种防打火直流离子源，包括离子光学组件（1），其特征在于：所述离子光学组件（1）包括屏栅（11）、加速栅（12）和防打火栅（13），所述屏栅（11）、所述加速栅（12）和所述防打火栅（13）依次布置且栅孔彼此对准，所述屏栅（11）上施加正电压，所述加速栅（12）上施加负电压，所述防打火栅（13）接地。

2.根据权利要求1所述的防打火直流离子源，其特征在于：还包括阳极桶（2）、底板组件（3）、支撑组件（4）及工作气体输入组件（5），所述屏栅（11）、加速栅（12）和防打火栅（13）自下而上依次布置于所述阳极桶（2）上方，所述支撑组件（4）支撑于所述底板组件（3）下方，所述阳极桶（2）设于所述底板组件（3）上，阳极桶（2）内设有阴极灯丝（6），所述工作气体输入组件（5）通过所述底板组件（3）与所述阳极桶（2）连通。

3.根据权利要求2所述的防打火直流离子源，其特征在于：所述阳极桶（2）外周还设有水冷组件（7），所述水冷组件（7）上下两端分别与屏栅（11）和底板组件（3）法兰连接，所述水冷组件（7）包括内筒（71）及设于内筒（71）外周的外筒（72），所述内筒（71）和所述外筒（72）之间构成水冷腔（73），所述底板组件（3）上设有一对水冷接头（8），各水冷接头（8）与所述水冷腔（73）连通。

4.根据权利要求2或3所述的防打火直流离子源，其特征在于：所述底板组件（3）包括底板（31）及上盖（32），所述底板（31）中部设有凸台（311），所述上盖（32）与所述凸台（311）连接，所述阳极桶（2）和所述阴极灯丝（6）设于所述上盖（32）上，所述凸台（311）中部设有进气孔（312），凸台（311）上表面设有匀流槽（313），所述上盖（32）沿周向均匀设有多个出气孔（321），所述进气孔（312）、所述匀流槽（313）和所述出气孔（321）连通，所述工作气体输入组件（5）包括进气管（51）及绝缘接头（52），所述绝缘接头（52）连接于所述进气孔（312）与所述进气管（51）之间。

5.根据权利要求3所述的防打火直流离子源，其特征在于：所述支撑组件（4）包括基座（41）及沿基座（41）周向均匀布置的多根支撑杆（42），各支撑杆（42）上端设有螺纹连接段（421）并于螺纹连接段（421）设置一对绝缘锁紧螺母（422），所述螺纹连接段（421）穿过所述底板组件（3）的法兰连接处，一对绝缘锁紧螺母（422）分设于所述底板组件（3）上下两侧。