CN1322167C

CN1322167C - 复合等离子体表面处理装置

Info

Publication number: CN1322167C
Application number: CNB2004100440116A
Authority: CN
Inventors: 田修波; 崔江涛; 杨士勤
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2024-11-05
Also published as: CN1603466A

Abstract

复合等离子体表面处理装置。本发明涉及一种工件表面处理装置。扩散泵(2)通过管道(4)与真空室(1-2)和旋片泵(3)相连接，真空室1-2的上盖1-3与二级真空室(6-1)相连接，真空室(1-2)的侧壁上设有观察窗(1-6)，真空室(1-2)的侧壁上装有磁控溅射靶(1-4)、真空阴极弧(1-5)，真空室(1-2)内腔装有射频天线(1-7)和样品台(1-10)，样品台(1-10)与中心电极(10-1)相连接，中心电极(10-1)与真空室(1-2)的底座之间装有绝缘套(1-13)，绝缘套(1-13)与中心电极(10-1)之间装有密封件(1-14)，中心电极(10-1)上的电刷(10-2)与高压电缆(9-1)相连接。本装置通过产生多种粒子使工件表面获得较厚的膜层和膜层多样化。本装置用于工件表面复合等离子体处理上。

Description

复合等离子体表面处理装置

技术领域：

本发明涉及一种工件表面处理装置，具体涉及一种复合等离子体表面处理装置。

背景技术：

随着工业的发展，人们对工业零部件表面的性能提出了越来越高的要求，因此工件表面改性技术受到了越来越多的重视，如离子注入、氮化、溅射沉积、阴极弧注入沉积等。实际应用表明，工件表面的单一处理技术很难满足复杂的表面性能需求，如仅仅单一的离子注入很难获得厚的抗重载的表面改性层，所以，对工件的复合表面处理技术受到了人们越来越多的重视。

发明内容：

本发明的目的是提供一种结构简单，使用可靠，可产生多种粒子或离子，使工件表面获得较厚膜层的复合等离子体表面处理装置。本发明的目的通过以下技术方案实现的：它由真空装置1、二级真空装置6、扩散泵2、旋片泵3、管道4、第一阀门7、第二阀门5、接盘8、电缆9、动力输入装置10组成；扩散泵2通过第一阀门7及管道4与真空装置1中的真空室1-2相连接，扩散泵2通过第一阀门7、管道4及第二阀门5与旋片泵3相连接，真空装置1中的上盖1-3通过接盘8与二级真空装置6中的二级真空室6-1相连接；所述的真空装置1包括真空室1-2、上盖1-3、磁控溅射靶1-4、真空阴极弧1-5、观察窗1-6、射频天线1-7、样品台1-10、进水口1-11、出水口1-12、绝缘套1-13、密封件1-14；真空室1-2的上端装有上盖1-3，真空室1-2的侧壁上设有进水口1-11、出水口1-12、观察窗1-6，真空室1-2的侧壁上装有磁控溅射靶1-4、真空阴极弧1-5，真空室1-2的内腔装有射频天线1-7和样品台1-10，样品台1-10与动力输入装置10中的中心电极10-1相连接，中心电极10-1与真空室1-2的底座之间装有绝缘套1-13，绝缘套1-13与中心电极10-1之间装有密封件1-14，中心电极10-1上的电刷10-2与电缆9中的高压电缆9-1相连接。

本发明有以下有益效果：1、本发明为了获得等离子体表面处理的多功能化，在真空室侧壁上配置了磁控溅射靶、真空阴极弧、射频天线等粒(离)子产生装置，通过多种粒子的产生，可使工件获得较厚的膜层，也可使所获得的膜层种类多样化，真空室的极限真空为8×10^-4Pa。2、为了产生所需要的金属等离子体，采用真空阴极弧，利用真空电弧原理来蒸发金属材料(包括碳)，同时获得离化，从而得到所需要的等离子体，该等离子体可以经过一个磁场过滤去除真空电弧放电时产生的大颗粒，也可以直接使用。3、采用磁控溅射靶，不仅能产生所需的金属粒子，而且还能产生绝缘材料粒子，但产生的粒子多数为中性的，为获得高膜基结合力的膜需要外加粒子轰击或调节温度高低。4、采用射频天线和电容耦合技术，可产生所需要的气体等离子体，并可使等离子体分布均匀。5、为了使工件的各个表面处理均匀一致，样品台通过中心电极带动一起转动，由于样品台的转动及等离子体的空间弥漫，可以实现对异型工件的表面处理。6、在真空室装置的设计上充分考虑了工作的简便性和可操作性，采用上盖作为真空室门，可获得较大的操作空间，并可通过气动系统控制上盖开启。7、为了加速等粒子体中的粒子轰击注入工件表面，形成注入效应，采用高压脉冲电源；为了获得等离子体基离子增强沉积效应，获得高膜基结合力的膜，同时优化膜层内应力、膜层结构和表面性能，采用低压脉冲电源。8、在真空室的侧壁上设有进水口和出水口，可使真空室壁用循环水冷却，同时上盖也用循环水冷却。9、在中心电极与真空室的底座之间装有由聚四氟乙烯材料制成的绝缘套，绝缘套与中心电极之间采用动密封，保证中心电极转动。10、在真空室侧壁上设有观察窗，利于操作者观察工件表面处理的整个过程。11、在真空室侧壁上设有备用接口，为与其它部件连接提供方便。12、真空室上盖通过接盘与二级真空室连接，为较长尺寸工件的表面处理提供了方便，不用时可拆卸。13、二级真空室上端的盖板采用动密封，以保证电极或工件活动。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图，图2是图1的A-A剖面图。

具体实施方式：

具体实施方式一：结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式由真空装置1、二级真空装置6、扩散泵2、旋片泵3、管道4、第一阀门7、第二阀门5、接盘8、电缆9、动力输入装置10组成；扩散泵2通过第一阀门7及管道4与真空装置1中的真空室1-2相连接，扩散泵2通过第一阀门7、管道4及第二阀门5与旋片泵3相连接，真空装置1中的上盖1-3通过接盘8与二级真空装置6中的二级真空室6-1相连接，所述的真空装置1由真空室1-2、上盖1-3、磁控溅射靶1-4、真空阴极弧1-5、观察窗1-6、射频天线1-7、样品台1-10、进水口1-11、出水口1-12、绝缘套1-13、密封件1-14组成；真空室1-2的上端装有上盖1-3，真空室1-2的侧壁上设有进水口1-11、出水口1-12、观察窗1-6，真空室1-2的侧壁上装有磁控溅射靶1-4、真空阴极弧1-5，真空室1-2内腔装有射频天线1-7和样品台1-10，样品台1-10与动力输入装置10中的中心电极10-1相连接，中心电极10-1与真空室1-2的底座之间装有绝缘套1-13，所述的绝缘套1-13采用聚四氟乙烯绝缘材料制成，绝缘套1-13与中心电极10-1之间装有动密封的密封件1-14，保证中心电极10-1转动，绝缘套1-13与中心电极10-1之间装有密封件1-14，中心电极10-1上的电刷10-2与电缆9中的高压电缆9-1相连接，所述的真空室6-1及二级真空室6-1采用不锈钢材料制成，真空室的直径为φ400mm，高为400mm。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式中的二级真空装置6由二级真空室6-1、法兰6-2、密封圈6-3、盖板6-4组成；二级真空室6-1的上端连接有法兰6-2，法兰6-2的上端装有盖板6-4，在盖板6-4的内孔中装有密封圈6-3，其它组成及连接关系与实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式中的动力输入装置10由电机10-3、绝缘体10-4、中心电极10-1、电刷10-2组成；电机10-3通过绝缘体10-4与中心电极10-1相连接，中心电极10-1上装有电刷10-2，电机10-3座在支架11上，其它组成及连接关系与实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式中的电缆9由高压电缆9-1、高压脉冲电缆9-2、低压脉冲电缆9-3组成；高压电缆9-1通过开关12与高压脉冲电缆9-2或低压脉冲电缆9-3相连接，其它组成及连接关系与实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同点是，在真空室1-2的侧壁上增加有备用接口1-8。

本装置选用K-150型扩散泵2一台，2X-4型旋片泵3一台。

Claims

1、一种复合等离子体表面处理装置，它由真空装置(1)、二级真空装置(6)、扩散泵(2)、旋片泵(3)、管道(4)、第一阀门(7)、第二阀门(5)、接盘(8)、电缆(9)、动力输入装置(10)组成；其特征在于扩散泵(2)通过第一阀门(7)及管道(4)与真空装置(1)中的真空室(1-2)相连接，扩散泵(2)通过第一阀门(7)、管道(4)及第二阀门(5)与旋片泵(3)相连接，真空装置(1)中的上盖(1-3)通过接盘(8)与二级真空装置(6)中的二级真空室(6-1)相连接，所述的真空装置(1)包括真空室(1-2)、上盖(1-3)、磁控溅射靶(1-4)、真空阴极弧(1-5)、观察窗(1-6)、射频天线(1-7)、样品台(1-10)、进水口(1-11)、出水口(1-12)、绝缘套(1-13)、密封件(1-14)；真空室(1-2)的上端装有上盖(1-3)，真空室(1-2)的侧壁上设有进水口(1-11)、出水口(1-12)、观察窗(1-6)，真空室(1-2)的侧壁上装有磁控溅射靶(1-4)、真空阴极弧(1-5)，真空室(1-2)内腔装有射频天线(1-7)和样品台(1-10)，样品台(1-10)与动力输入装置(10)中的中心电极(10-1)相连接，中心电极(10-1)与真空室(1-2)的底座之间装有绝缘套(1-13)，绝缘套(1-13)与中心电极(10-1)之间装有密封件(1-14)，中心电极(10-1)上的电刷(10-2)与电缆(9)中的高压电缆(9-1)相连接。

2、根据权利要求1所述的复合等离子体表面处理装置，其特征在于二级真空装置(6)由二级真空室(6-1)、法兰(6-2)、密封圈(6-3)、盖板(6-4)组成；二级真空室(6-1)的上端连接有法兰(6-2)，法兰(6-2)的上端装有盖板(6-4)，在盖板(6-4)的内孔中装有密封圈(6-3)。

3、根据权利要求1所述的复合等离子体表面处理装置，其特征在于动力输入装置(10)由电机(10-3)、绝缘体(10-4)、中心电极(10-1)、电刷(10-2)组成；电机(10-3)通过绝缘体(10-4)与中心电极(10-1)相连接，中心电极(10-1)上装有电刷(10-2)，电机(10-3)座在支架(11)上。

4、根据权利要求1所述的复合等离子体表面处理装置，其特征在于电缆(9)由高压电缆(9-1)、高压脉冲电缆(9-2)、低压脉冲电缆(9-3)组成；高压电缆(9-1)通过开关(12)分别与高压脉冲电缆(9-2)或低压脉冲电缆(9-3)相连接。

5、根据权利要求1所述的复合等离子体表面处理装置，其特征在于真空室(1-2)的侧壁上增加有备用接口(1-8)。