CN2775070Y - 材料表面离子注入及沉积的复合偏压装置 - Google Patents

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CN2775070Y CN 200520015603 CN200520015603U CN2775070Y CN 2775070 Y CN2775070 Y CN 2775070Y CN 200520015603 CN200520015603 CN 200520015603 CN 200520015603 U CN200520015603 U CN 200520015603U CN 2775070 Y CN2775070 Y CN 2775070Y
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武洪臣
张华芳
马国佳
彭丽平
蒋艳莉
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Abstract

本实用新型涉及一种用于等离子体材料表面改性过程中的离子注入及沉积的复合偏压装置。它是由脉冲高压模块、直流偏压模块、脉冲变压器、隔离元件及等离子体组成，脉冲高压模块与脉冲变压器相接，脉冲变压器的次级线圈一端与隔离元件的正极相接，另一端与等离子体的工件相接；直流偏压模块的一端接于脉冲变压器的次级线圈与隔离元件的联接处，另一端与隔离元件的负极相连接。本实用新型在高压脉冲上叠加低压直流，使工件在一个脉冲周期内能同时进行离子注入和沉积工艺，实现动态混合离子注入与沉积，改善工件的表面粗糙度，增强涂层与基体间的结合力，提高工作效率。本实用新型其电气结构简单，既能使低压直流和高压脉冲一起工作，也能各自独立工作。

Description

材料表面离子注入及沉积的复合偏压装置
技术领域：本实用新型涉及一种用于等离子体材料表面改性过程中的离子注入及沉积的复合偏压装置。
背景技术：离子注入与沉积工艺是等离子体材料表面改性中的两个重要手段。在等离子体材料表面改性过程中，一般把离子注入与沉积作为相互独立的工艺过程来实施，即只在工件上施加高压脉冲进行离子注入，或只在工件上施加低压直流进行沉积。当只采用其中的一种工艺对材料进行表面改性时，得到的涂层质量并不理想，会有诸如涂层与基体结合强度不高、涂层质量差以及工艺效率低等缺点。目前，为了解决此类问题，一般采用高压脉冲电源和低压直流电源分离工作，使离子注入与沉积交替进行，即：先利用高压脉冲电源进行离子注入，再用低压直流电源进行沉积，或在没有沉积偏压的情况下用高压脉冲电源进行离子注入与沉积(动态反冲注入)。先注入再沉积方法，虽然提高了结合强度，但效果有限。而对于反冲注入，由于注入离子的溅射效应，大部分结合不牢的原子会被溅射掉，只有一小部分结合很好的原子残留在基体表面或被反冲注入到工件表面以下，因此该方法的成膜速率(效率)很低。若采用动态混合注入与沉积(边注入边沉积)是较为理想的加工方法，但是，由于现有设备的电源不能把高压脉冲与低压直流进行可靠地叠加耦合，进而为工件提供复合偏压，因而很难实现。
发明内容：本实用新型的目的是提供一种利用低压直流与高压脉冲叠加复合方式进行离子注入及沉积的复合偏压装置。本实用新型的技术解决方案是，复合偏压装置由脉冲高压模块1、直流偏压模块2、脉冲变压器3、隔离元件4及等离子体5组成，脉冲高压模块1与脉冲变压器3相接，脉冲变压器3的次级线圈6一端与隔离元件4的正极相接，另一端与等离子体5内的工件7相接；直流偏压模块2的一端接于脉冲变压器3的次级线圈6与隔离元件4的联接处，另一端与隔离元件4的负极相连接；隔离元件4为高频二极管或电容或压敏电阻。本实用新型在高压脉冲上叠加低压直流，使工件在一个脉冲周期内能同时进行离子注入和沉积工艺，实现动态混合离子注入与沉积，以弥补在高压脉冲空当期间自由附着(无低压直流时)的原子大部分会被溅射掉的不足，提高工作效率，解决离子注入改性层薄的问题。同时改善工件的表面粗糙度，增强涂层与基体间的结合力；采用脉冲变压器和隔离元件作为高压脉冲模块与直流电源模块的有效隔离，以防止相互间的干扰和冲击。本实用新型其电气结构简单，既能使低压直流和高压脉冲一起工作，也能各自独立工作，可以单独输出高压脉冲或直流偏压。对无低压直流模块的现有高压脉冲设备只需稍加改进即可实现。
附图说明；
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型另外隔离元件的结构示意图；
图3为本实用新型另一种隔离元件的结构示意图。
具体实施方式；
高压脉冲模块1与脉冲变压器3连接，脉冲变压器3的次级线圈6一端与高频二极管4的正极相接，另一端与等离子体5的工件6相接；直流偏压模块2的一端接于脉冲变压器3的次级线圈6与高频二极管4的连接处，另一端与高频二极管4的负极相连接。
复合工作过程如下：
通过线性调制得到的脉冲，由脉冲变压器3升压后获得高压脉冲，，通过高频二极管4连到等离子体5负载的工件7上；直流电源产生的直流电压加在高频二极管4两端，并在二极管4上只有很小的压降，避免了与高频二极管4并联的直流电源模块2受到干扰或烧毁；由于高频二极管4具有隔离直流的作用，直流电源模块2产生的直流偏压只能经脉冲变压器3的次级线圈6加在等离子体5负载上，而脉冲变压器3的隔离作用，使高压脉冲电源模块1不会受到直流偏压的干扰，线圈的直流阻抗很低，因此直流电压只能通过脉冲变压器3的次级线圈6加到工件7上，从而实现直流电压与高压脉冲的叠加并施加到工件上，进而满足了边注入边沉积的动态混合离子注入与沉积的工艺要求。高频二极管4也可以用电容或压敏电阻来代替。

Claims (2)

1.一种材料表面离子注入及沉积的复合偏压装置，其特征是，复合偏压装置由脉冲高压模块(1)、直流偏压模块(2)、脉冲变压器(3)、隔离元件(4)及等离子体(5)组成，脉冲高压模块(1)与脉冲变压器(3)相接，脉冲变压器(3)的次级线圈(6)一端与隔离元件(4)的正极相接，另一端与等离子体(5)的工件(7)相接；直流偏压模块(2)的一端接于脉冲变压器(3)的次级线圈(6)与隔离元件(4)的联接处，另一端与隔离元件(4)的负极相连接。
2.根据权利要求1所述的材料表面离子注入及沉积的复合偏压装置，其特征是，隔离元件(4)为高频二极管或电容或压敏电阻。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102108492A (zh) * 2011-01-18 2011-06-29 中国科学院力学研究所 一种基于高功率脉冲磁控溅射的离化率可控镀膜设备
CN102112650A (zh) * 2008-02-12 2011-06-29 株式会社iMott 类金刚石碳膜成膜装置及形成类金刚石碳膜的方法
CN106663632A (zh) * 2014-07-03 2017-05-10 应用材料公司 用于选择性沉积的方法与设备

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