真空鍍膜加工機主要結構
發(fā)布時(shí)間：2019-02-21 16:12:15
1、真空系統：主要是由真空容器（真空室）和真空獲得設備（真空機組）、測量真空（真空計）、控制真空等組件組成。真空機組包括真空泵、真空管道、真空閥門(mén)組成。
真空泵在真空機組中又分為維持真空泵、粗抽泵、前級真空泵、輔助泵、高真空泵/超高真空泵等。
①維持真空泵：在真空系統中，當氣體量很小時(shí)，不能有效利用主前級泵，為此，在真空系統中配置一種容量較小的輔助前級泵維持主泵正常工作或維持已抽真空容器所需之低壓的真空泵。
旋片真空泵：轉子偏心的安裝在泵殼內并同泵殼內表面固定面相切，在轉子內裝有兩個(gè)（或以上）旋片，當轉子旋轉時(shí)滑片能沿其徑向槽往復滑動(dòng)且與泵殼內壁始終接觸，將泵腔分成幾個(gè)可變容積的旋轉容積真空泵。
②粗抽泵：從大氣壓開(kāi)始降低系統壓力到另一抽氣系統開(kāi)始工作的真空泵。
③前級真空泵：用以維持主泵的前級壓力在其臨界前級壓力以下的真空泵，前級泵也可以做粗抽泵使用。
④輔助泵：主要是用來(lái)輔助抽氣用，它在某個(gè)范圍內有很大的抽速，但必須要和前級真空泵一起使用。如我們常用的羅茨真空泵
羅茨真空泵：泵內裝有兩個(gè)相反方向同步旋轉的雙葉形或多葉形轉子，轉子間、轉子同泵殼內壁保持一定間隙的容積真空泵。
⑤高真空泵：在高真空范圍工作主真空泵，也就是說(shuō)它必須配備粗抽泵和前級泵才能使用。如我們常用的油擴散泵、渦輪分子泵。
油擴散泵：以低壓高速油蒸汽流作為工作介質(zhì)的氣體動(dòng)量傳輸泵，氣體分子擴散到油蒸汽射流中，被送到出口。
油擴散泵的工作壓力范圍10-2～10-6Pa其主要的工作原理是擴散泵油鍋中的泵油在真空中加熱到沸騰溫度（約200℃）產(chǎn)生大量的油蒸汽，油蒸汽經(jīng)導流管由各級噴嘴定向高速?lài)姵?。由于擴散泵進(jìn)氣口附近被抽氣體的分壓力高于蒸汽流中該氣體的分壓力，所以被抽氣體分子就不斷地擴散到蒸汽流中，油蒸汽撞擊被抽氣體分子。使被抽氣體分子碰到泵壁又反射回來(lái)再受到蒸汽流的碰撞而重新沿蒸汽流方向流向泵壁。經(jīng)過(guò)幾次碰撞后，氣體分子被壓縮到低真空端，再由下幾級噴嘴噴出的蒸汽流進(jìn)行多級壓縮，最后由前級真空泵抽走。而蒸汽流在冷卻的泵壁上被冷凝后又返回到油鍋中重新被加熱，如此循環(huán)工作。
渦輪分子泵：泵內裝有帶槽的圓盤(pán)或帶葉片的轉子，它在定子對應的圓盤(pán)間旋轉，轉子圓周的線(xiàn)速度和氣體分子速度是相同數量級的，泵通常在分子流條件下工作。
渦輪分子泵要由十多個(gè)動(dòng)葉輪和靜葉輪組成。動(dòng)葉輪和靜葉輪交替排列。動(dòng)、靜葉輪幾何尺寸基本相同,但葉片傾斜角相反，傾斜葉片的運動(dòng)使氣體分子從左側穿過(guò)葉片到達右側，比從右側穿過(guò)葉片到達左側的幾率大得多。葉輪連續旋轉，氣體分子便不斷地由左側流向右側，從而產(chǎn)生抽氣作用。
2、真空測量系統：真空測量是通過(guò)真空計來(lái)進(jìn)行的，我們常用的主要有電阻真空計（量程為104—10-2），熱偶真空計（量程為102—10-1），電離真空計（量程為10-1—10-5），復合真空計（量程為104—10-5）。
電阻真空計和熱偶真空計：都屬于熱傳導真空計。利用低壓下氣體熱傳導與壓力有關(guān)這一原理制成。
電離真空計：利用低壓下氣體分子被荷能粒子碰撞電離，產(chǎn)生的離子流隨壓力變化的原理。如熱陰極電離真空計、冷陰極電離真空計和放射性電離真空計等。
3、靶源及靶電源：靶源主要是指電弧靶和磁控靶，電源是對應的弧電源和中頻電源。
高頻逆變式電弧電源
工頻整流濾波單元將公用電網(wǎng)的50HZ正弦波交流，通過(guò)低頻整流電路，變成帶有一定低頻紋波的直流，然后進(jìn)行簡(jiǎn)單的電容濾波。小功率(≤160A)時(shí)，一般采用∽220V，單相整流；大功率(>160A)時(shí)，一般采用∽380V三相整流。值得指出的是：該單元應設計對濾波電解電容初始充電時(shí)使用的限流啟動(dòng)電路，以避免初始充電時(shí)，瞬間大電流引起自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)跳閘，并可以延長(cháng)電解電容的使用奉命。
高頻全橋逆變單元采用IGBT或MOSFET，將工頻整流濾波各得到的直流變成20KHZ或以上的方波交流，以使采用高頻變壓器進(jìn)行降壓。該單元是高頻逆變式電弧電源的關(guān)鍵部分，除形成高頻方波外，還承擔了通過(guò)調整方波占空比實(shí)際穩流和輸出短路時(shí)快速關(guān)斷進(jìn)行電源保護的功能。
中頻磁控濺射電源
中頻磁控濺射電源工作時(shí)，輸出為對稱(chēng)的方波交流，兩個(gè)磁控濺射靶互為陰陽(yáng)級，交替工作。同單極性脈沖磁控濺射時(shí)一樣，每個(gè)靶都有自然滅輝時(shí)間，其打火抑制功能很強。其優(yōu)于單極性脈沖磁控濺射電源的是：兩個(gè)靶交替工作時(shí)，當對面靶工作時(shí)，不工作靶表面的正電荷積累，可以被電子中和，不存在電荷積累問(wèn)題，因而其抑制打火功能比單極性脈沖磁控濺射電源更好。特別適合于鍍制各種要求較高的純金屬膜和化合物膜。
兩個(gè)磁控濺射靶高頻率交替濺射時(shí)，電子、離子在兩個(gè)靶之間反復運動(dòng)，有助于提高電離度，增強粒子的激活態(tài)，特別有利于反應磁控濺射。
應用和注意事項
1)中頻磁控濺射電源對磁控濺射靶的要求較高，“孿生”的對靶，要求表面磁場(chǎng)、濺射面積、靶的材質(zhì)和厚度要盡可能一致。不然會(huì )影響電源工作，嚴重時(shí)會(huì )導致過(guò)流保護。
2)由于兩個(gè)靶交替工作，中頻磁控濺射電源的起輝電壓和工作電壓較高，低氣壓下也容易出現滅輝現象。
3)因兩個(gè)靶交替工作，從理論上講中頻磁控濺射電源的電流或功率選擇，基本上可以按直流磁控濺射的兩倍來(lái)定，但考慮到其工作電壓較高，可適當降低工作電流。
4)由于目前中頻磁控濺射電源的工作頻率較低(20～60KHz)，還不能濺射絕緣靶材。
5)中頻磁控濺射電源的空載電壓一般為≥1000V～1200V，工作電壓為500V～800V，工作頻率為20KHz～60KHz,占空比為10％～90％。
6)工作頻率高一些，有利于增加打火抑制能力，但會(huì )限制電源輸出平均電流的能力。
4、送氣系統:主要由電磁閥開(kāi)關(guān)和氣體流量控制兩部分組成
5、偏壓電源：在多弧離子和磁控濺射鍍膜技術(shù)中都要使用。只是由于磁控濺射的離化率遠低于多弧離子鍍，所需偏壓電源的功率更小。目前有許多設備既配備磁控濺射靶，也配有多弧靶，選擇偏壓電源功率時(shí)，要以多支工作時(shí)的要求來(lái)定。早期的偏壓電壓主要是用可控硅技術(shù)的直流偏壓電源，現在多為采用高頻逆變技術(shù)制造的單極性、直流疊加脈沖和雙極性脈沖偏壓電源。因滅弧和防打火功能太差，已經(jīng)逐漸被淘汰。偏壓電源主要用于多弧離子和磁控濺射鍍膜過(guò)程中的輝光清洗、離子轟擊和膜層沉積時(shí)在被鍍工件上施加偏壓，在輝光清洗時(shí)，它產(chǎn)生輝光；在離子轟擊中用于加速離子，提高離子轟擊工件表面進(jìn)的能量，達到嗇濺射清洗效果和膜層結合力的目的，在膜層沉積時(shí)，它也用于增加離子能量，促進(jìn)和改善薄膜生長(cháng)，也會(huì )提高膜基結合力。
1)通用單極性脈沖偏壓電源的輸出電壓為100～1000V,頻率為20～80KHz，占空比為10％～80％，輸出電流取決于多弧靶的數量和弧流的大小。通?？砂?～5A/個(gè)選取，而只用于磁控濺射鍍膜的偏壓電源。則根據工件表面積和輝光放電清洗強度來(lái)選，通?？砂?A/m2左右來(lái)選取。
2)調高頻率和減小占空比能減小打火損傷和降低工件表面的溫度、輝光放電清洗和離子轟擊的效果。實(shí)際使用中要根據實(shí)際工作情況和需要來(lái)調節。
3)增大占空比可提高離子轟擊的能量，有利于提高膜基結合力和膜層的致密性，但會(huì )降低成膜速率，實(shí)際使用中要根據需要調節、
4)輝光清洗電壓大約500～1000V，離子轟擊電壓大約400～800V，成膜電壓大約50～300V，在工模具鍍膜中，也有采用1500V，3000V,甚至5000V偏壓電源的，但應用較少。
5)工作中如出現低壓大電流現象或反復保護，電壓、電流不穩定現象，很可能設備有短路和持續拉弧現象，應進(jìn)行維修。
6)工作中打火頻繁。而且提高頻率和占空比也無(wú)明顯改善時(shí)，可能是膜層絕緣性高或工件上有絕緣材料，這時(shí)最好選用雙極性脈沖偏壓電源。
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