專利名稱：中央多弧源式離子鍍方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種真空鍍膜方法，具體而言，是指一種運用正三角柱靶座陣列配合不同靶材、不同基材公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的鍍膜方法。
背影技術由于現(xiàn)代工業(yè)技術的制造水準日漸提高，以往視為高科技的真空鍍膜技術已在近代工業(yè)中占有極重要的地位，無論從航空工業(yè)到生活必需品中都可以見到此項技術的應用，因此，真空鍍膜技術對現(xiàn)代人生活的介入已到了無孔不入的地步。
現(xiàn)今工業(yè)界已經(jīng)廣泛應用真空鍍技術于增進工作產(chǎn)品的表面品質(zhì)及壽命，目前商業(yè)化電弧離子鍍膜法所得鍍膜材質(zhì)以氮化鈦(TiN)、氮化鉻(CrN)、氮化鋯(ZrN)、碳氮化鈦(TiCN)以及氮化鋁鈦(TiAlN)為主，較為新穎的應用產(chǎn)品則包括有不含氫之類鉆薄膜(DLC)以及氮化鈦/氮化鋁(TIN/AlN)、氮化鋯/氮化鋁(ZrN/AlN)等超晶格多層復合薄膜及多元素復合薄膜，而真空鍍膜技術的無污染特性使其取代了傳統(tǒng)的高污染性電鍍市場；但是，目前市場上的電弧離子鍍膜設備仍有諸多缺點，所以，如何設計出一套符合各項需求的真空鍍膜設備便成為研發(fā)者最為重視的課題，而上述問題也是本案創(chuàng)作人研發(fā)本案的動機。
目前主流市場上的電弧離子鍍膜方法如

圖1所示，其在一離子鍍艙體(10)周側(cè)配置多組壁掛式靶座(11)，而各靶座(11)都搭配有獨立的電弧電源供應器(12)及靶材(13)(各靶材材質(zhì)相同)；此種靶座配置方式屬于艙壁掛載式設計，該電弧電源供應器(12)會在低壓下利用電弧在靶材(13)上產(chǎn)生離子態(tài)蒸氣，這些離子態(tài)蒸氣會被施加負電壓的基材(14)吸引，在基材(14)表面沉積成鍍膜；此種設計雖然已經(jīng)大量運用在各產(chǎn)業(yè)界，但是其實施上仍有諸多缺點，在此將問題分開解說于下其一，雖然此種艙壁掛載式設計的離子鍍艙體(10)周側(cè)配置多組壁掛式靶座(11)，但靶面的加總面積畢竟有限，故該方法的基材(14)裝載量會受到空間不足限制；其二，此種艙壁掛載式設計的離子鍍方法僅能進行單一鍍膜作業(yè)，而且需更換靶材(13)，并且進行多次、多段加工才能產(chǎn)生多元素鍍膜或多層鍍膜，故該方法的生產(chǎn)技術受到限制；其三，由于壁掛式靶座(11)的靶材(13)蒸氣是從離子鍍艙體(10)的艙壁往艙體中心發(fā)射，故十分容易造成局部蒸氣濃度過高的問題，進而產(chǎn)生鍍膜厚度不均、表面生成金屬顆粒的缺陷。
針對上述“空間不足”、“厚度不均”等問題，現(xiàn)今也開發(fā)出一種解決方法，請參閱圖2所示，此種電弧離子鍍膜方法將一根中空圓柱靶(15)置放在離子鍍艙體(16)的正中央，且該中空圓柱靶(15)以相同材質(zhì)的靶材制作而成，并運用預設機具讓數(shù)個基材(14)公轉(zhuǎn)蒸鍍，使蒸氣是從艙體中心往艙壁擴散發(fā)射(不會局部集中)；此種方法雖然確能增加離子鍍艙體(16)的空間，但是，此種改進方法卻又同樣會產(chǎn)生新的問題其一，該中空圓柱靶(15)是以相同材質(zhì)的靶材制作而成，而且該中空圓柱靶(15)具有相當長的長度，不但中空圓柱靶(15)深孔加工的成本十分高，且若干鍍膜靶材的材質(zhì)十分堅硬(例如鉻金屬)，故此種方法在生產(chǎn)制造時較困難，也提高了生產(chǎn)加工的成本；其二，由于此種改進方法采用單一靶材，且在中空圓柱靶(15)內(nèi)僅置入單一電弧電源供應器，故此種加工技術無法進行多元素鍍膜或多層鍍膜，故其生產(chǎn)技術仍受到限制。
如今，雖然電弧離子鍍膜已由平面弧源發(fā)展到圓柱弧源；但是，主流鍍膜設備的市場上依然未尋找到符合所有需求的鍍膜方法。
圖號部分10離子鍍艙體11壁掛式靶座12電弧電源供應器13靶材14基材15中空圓柱靶16離子鍍艙體20離子鍍艙體30靶座陣列31靶座32靶材33電流導入端子34基材在一真空離子鍍艙體(20)的中央配設一組靶座陣列(30)，而該靶座陣列(30)是由三組靶座(31)組成，三組靶座(31)分別形成正三角柱的多面柱形態(tài)，且三組靶座(31)運用各自的靶材(32)構成正三角柱的柱面，三面靶材(32)的材質(zhì)可相同或均不相同，各靶座(31)與離子鍍艙體(20)外部的電弧電源供應器銜接是通過裝設于離子鍍艙體(20)頂部的電流導入端子(33)，而基材(34)則掛置于該離子鍍艙體(20)內(nèi)，且各基材(34)等距環(huán)繞該靶座陣列(30)，不但可分別進行公、自轉(zhuǎn)蒸鍍，也可以進行靜止蒸鍍工作；如此通過上述加工方法與其相互關系位置的巧妙安排才能達成本發(fā)明的基本目的。
其次，再將本發(fā)明的加工方法所能達成的效果一一說明于下1.多元素鍍膜作業(yè)在三面靶材(32)的材質(zhì)均不相同的狀態(tài)下，即每一組靶座(31)掛載不同的靶材(32)，各基材(34)等距環(huán)繞該靶座陣列(30)進行公轉(zhuǎn)蒸鍍時，該基材(34)的公轉(zhuǎn)速率較快的情況下，三面靶材(32)的蒸氣會交錯混合依附在基材(34)表面，基材(34)蒸鍍同一層時會經(jīng)過三個靶材(32)，形成預設的多元素鍍膜的成長。
2.多層鍍膜作業(yè)同樣在三面靶材(32)的材質(zhì)均不相同的狀態(tài)下，各基材(34)等距環(huán)繞該靶座陣列(30)進行公轉(zhuǎn)蒸鍍時，該基材(34)的公轉(zhuǎn)速率較緩慢的情況下，三面靶材(32)的蒸氣會依序逐層依附在基材(34)表面，基材(34)每通過一個靶材(32)時都被蒸鍍一層，形成預設的多層鍍膜的成長。
3.超晶格鍍膜作業(yè)同樣在三面靶材(32)的材質(zhì)均不相同的狀態(tài)下，各基材(34)等距環(huán)繞該靶座陣列(30)進行公轉(zhuǎn)蒸鍍時，若基材(34)的公轉(zhuǎn)速率適當居中，則基材(34)表面會產(chǎn)生超晶格鍍膜的成長。
由上可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有如下特點1.工件的裝載量達到最大化的程度，為目前主流設備的1.5倍；2.鍍膜材料的選擇性提高，制造多元素、多層或超晶格鍍膜的可變性超過目前市面上的所有的主流鍍膜方法；3.鍍膜品質(zhì)可獲得提升，鍍膜中的微粒數(shù)量降低；
4.設備成本降低，有效減少組件的使用；5.靶材使用率提高。
以上特點將使得目前使用電弧離子鍍膜的鍍膜業(yè)者獲得更大的競爭優(yōu)勢；而本發(fā)明不但可以節(jié)省空間、消除現(xiàn)有技術中空圓柱靶的制造困難度，且可以利用每一組靶座掛載不同的靶材配合不同的基材公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，加上本發(fā)明確實能夠產(chǎn)生多元素鍍膜、多層鍍膜及超晶格鍍膜的多種離子鍍效果，故本發(fā)明確為一種多功能、實用的中央多弧源式離子鍍方法。
權利要求
1.一種中央多弧源式離子鍍方法，其特征在于在一真空離子鍍艙體(20)中央配設一組靶座陣列(30)，該靶座陣列(30)運用數(shù)組靶座(31)形成多面柱，且各組靶座(31)運用各自的靶材(32)構成多面柱的柱面，而數(shù)個基材(34)則等距環(huán)繞該靶座陣列(30)進行公轉(zhuǎn)蒸鍍工作。
2.如權利要求1所述的中央多弧源式離子鍍方法，其特征在于其中數(shù)個基材(34)是環(huán)繞在該靶座陣列(30)進行靜止蒸鍍工作。
3.如權利要求1所述的中央多弧源式離子鍍方法，其特征在于其中該靶座陣列(30)上的各面靶材(32)材料可搭配更換。
4.如權利要求1所述的中央多弧源式離子鍍方法，其特征在于其中該多面柱是正三角柱。
5.如權利要求1所述的中央多弧源式離子鍍方法，其特征在于其中該多面柱是四角柱。
全文摘要
本發(fā)明中央多弧源式離子鍍方法，涉及一種真空鍍膜方法，用以消除現(xiàn)有技術離子鍍工件裝載量受限、多元素鍍膜或多層鍍膜受限、占用較大空間、制造難度大、生產(chǎn)成本高等問題；本發(fā)明在一「離子鍍」艙體中央配一組靶座陣列，三組靶座分別形成正三角柱的幾何關系，每一個靶材分別構成正三角柱的柱面并由各自獨立的三組電弧電源供應器供給電源；由此，本發(fā)明不但可以節(jié)省空間、消除現(xiàn)有技術中空圓柱靶的制造困難，且可以利用每一組靶座掛載不同的靶材配合不同的基材公、自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，使本發(fā)明能夠產(chǎn)生多元素鍍膜、多層鍍膜及超晶格鍍膜的多種離子鍍效果；本發(fā)明主要用于鍍膜領域。
文檔編號C23C14/32GK1477228SQ0213658
公開日2004年2月25日 申請日期2002年8月20日 優(yōu)先權日2002年8月20日
發(fā)明者柳榮權, 柳志欣, 何主亮 申請人:柳榮權, 柳志欣, 何主亮