Линейный электродуговой испаритель металлов Советский патент 1992 года по МПК C23C14/24 

со

00

О

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для пол гчения тонких пленок и покрытий на длинномерных изделиях.

Цель изобретения - повышение производительности и качества покрытия путем введения дополнительного анода между секционным анодом и электро иэолированным экраном, причем его длина может отличаться от длины не- паряемой части катода не более чем на длину секции анода. Переключатель токоподводов выполнен по бесконтактной схеме с использованием мощных тиристоров.

На фиг, 1 изображен линейный элек тродугопой испаритель металлов, на фнг, 2 - переключатель токоподводов.

Испаритель состоит из катода 1, стойки 2, диэлектрического держателя 3, токоподводов А, 5 к катоду, электроизолированного экрану 6, секционного анода 7, дополнительного сплошного анода 8, расположенного между экраном б и секционным анодом 7 и подсоединенного к переключателю токоподводов плато 9 для крепления анодов; токоподводов 10 секций анода сОорника It стекающего материала, трубки 12 охлалодения катода, поджигающего электрода t3, сопротивления Н, источника 15 питания дуги, выключателя 16 поджигающего электрода,

Переклишатель токоподводов, иэоб- раженный на , 2, содержит также токозадающий резистор 17, управляю- Я1ие тиристоры 18, аноды которых соединены между собой и подключены к плюсу источника питания дуги через токозадающкй резистор 17, трансформаторы 19, через вторичные обмотки ко- торьк отпираются тиристоры 18, гасящий конденсатор 20, гасящий тиристор 21, анод которого подключен к анодам управляилднх тиристоров ,18 через гасящий конденсатор, а катод подключен к дополнительному аньду, вторичную оСмотку трансформатора 22, отпирающего тиристор 21, зарядный резистор 23,..

Линейный электродуговой испаритель металлов работает следующим образом, .

Между катодом 1 и анодом 7 при помощи поджигающего электрода 13 зажигается устойчивый дуговой разряд при давлении в камере ниже 5 10 - мм рт.ст, В этом реткиме катод

g

0 5 о

0

5

5

О

5ные пятна располагаются на кратчайшем расстоянии от секции анода, к которой подведен потенциал. Перемещаясь по катоду, они испаряют его материал, которьй истекает в пространство и осаждается на подложки или изделия. Переключателем токоподводов потенциал с секции анода 7 переключается на короткое время к дополнительному аноду 8, что приводит к ра.с- пределению катодных пятен по всей испаряемой поверхности катода 1 и горению дуги на дополнительном аноде. После этого переключатель токоподводов отключает потенциал от анода 7 на дополнительный анод В, а затем снова подает потенциал к аноду 7, но к другой его секции, и катодные пятна уже собираются вблизи этой секции анода. Регулированием частоты переключения секций изменяют скорость перемещения пятен, а вместе с этим и скорость испарения материала, Тое. производительность и качество испаряемого материала.

Принцип работы токоподводов: дополнительный анод 8 выполнен в виде сплошного электрода, расположенного вдоль всех секций анода 7 так, что он входит в область плазмы дуги, горящей у данной секции. Предположим, что управляющим импульсом от генератора управляющих импульсов (ГУИ) открыт тиристор 18, При его открьгоа- нии емкость С, заряженная до напряжения и с Un-Uq, где Un - напряжение источника 15 питающего дугу, а и .J - напряжение горения дуги, Uc примерно 50-70 в оказывается включенной в цепь дополнительного анода 8 через открытый тиристор 18 последовательно с и„. Следовательно, напряжение на .вспомогательном аноде становится существенно выше, чем на основном. Дуга начинает гореть между вспомогательным анодом и катодом. При этом на дополнительном аноде танавливается потенциал 30в, а на аноде управляющего тиристора 18U, (ЗОв-Uc) 30в-70в - 40в, что приводит к гашению тиристора 18, Однако по мере разряда емкости С ток дуги вспомогательного электрода начинает падать и ограничивается резистором 17, которьй достаточно велик, чтобы погасить дугу после разряда емкости С, Напряжение на секциях анода 7 (А,,, A-J, АЭ,О,А) при этом растет и.

наконец, открывается следующий тиристор 18, на управляющий эмиттер которого от ГУН подается открывающее его напряжение .Описанный процесс повторяется для всех тиристоров 18 по заданной программе.

С использованием предлагаемого переключателя токоподводов линейный электродуговой испаритель металлов работает следующим образом: при давлении в вакуумной камере ниже 5 хЮ мм рт.ст, поджигающим электродом 13 зажигают дуговой разряд между катодом 1 и анодом 7. В этот момент открыт только один из тиристоров 18, и ток дуги течет через соответствующую секцию анода 7, При этом выключатель 16 отключает от цепи поджигающий электрод 13. Для подключения анода отпирающие импульсы от ГУН подаются одновременно на тиристор, смежный с открытым и на гасящий тиристора 21, При этом напряжение конденсатора 20 оказывается приложенным между анодами управляющих тиристоров 18 и дополнительным анодом В так, что на последнем оказывается больший положительный потенциал относительно, катода 1, чем на секциях анода 7. Это приводит к перемещению тока дуги н а дополнительный анод 8, Управляющие тиристоры 18 при этом полностью обесточиваются, т.к. напряжение гасящего конденсатора 20 прикладывается к анодам управлякяцих тиристоров 18 в отрицательной полярности относительно катода 1, что приводит к запиранию управляющих тиристоров 18, Ток дуги в это время между катодом 1 и вспомогательным анодом 8 поддерживается заряйом гасящего конденсатора 20. После разряда конденсатора 20 ток через тиристор 21 ограничивается резистором 23 на уровне меньшем, чем ток гашения тиристора. По мере разряда конденсатора 20 напряжение на аноде гасящего тиристора 21 снижается, а на анодах управляющих тиристоров 18 - растет. Так как на один из управляюищх тиристо

ров 18 подано открывающее напряжение от ГУН, то через некоторое время ток дуги начинает течь через этот управляющий тиристор и соответствующую сек1у ю анода, а гасящий тирис - тор закрывается Процесс переклкгче- ния завершен.

Устройство позволяет регулировать скорость перемещения катодных пятен. Их интенсивное перемещение приводит к испарению тугоплавких металлов, преимущественно в ионно-ато сарном виде,

Формула изобретения

1,Линейный электродуговой испаритель неуаллов, содержащий катод, верхняя часть которого выполнена из испаряемого материала, токоподводы, источник питания дуги, систему под- жига, электроизолированный экран, секционный аяод, соедииеняый с переключателем токоподводов, отличающийся тем, что, с целью повьваення производительности и ка- чества покрьггия, электродуговой испаритель снабжен дополнительным анодом, расположенным между электро- изолированиым экр апом и секционным анодом и подсоединенным к переключателю токоподгодов,

2,Испаритель по п, t, о т л и- чаюцнйся тем, что переключатель токоподводов содертит управля- кйцие тиристоры, аноды которых соединены меаоду собой и подключены х плюсу источника питания дуги через токо задаюв ий резистор, а катоды - к секциям анода, гасящий тиристор, анод которого подклю тен к анодам управ- ляющ1 х тиристоров через гасящий конденсатор, а катод подключен к дополнительному аноду,

3,Испаритель по п, 1, отличающийся тем, что длина дополнительного анода превышает испаряемую часть катода не более чем на длину секции анода.

20.

J J J

H t t

20.

Изобретение может быть использовано для получения тонких пленок на длинномерных изделиях. Цель изобретения - повышение качества и производительности устройства. Между катодом 1 и анодом (А) 7 зажигается устойчивый дуговой разряд при давлении в камере ниже 5-10 мм рт.ст. Переключателем токоподводов потенциал с секцией А 7 переключается на короткое время к дополнительному А 8, расположенному между экраном 6 и Л 7, что приводит к распределению катодных пятен по всей испаряемой поверхности катода 1 и горению дуги на дополнительном А 8, При этом длина дополнительного А 8 превышает испаряемую часть катода 1 не более чем на длину секции А 7. Затем потенциал вновь подается к А 7, но к другой его секции, и катодные пятна собираются вблизи этой секции А 7. Регулированием частоты переключения секций А изменяют скорость пе{)емеще- ния пятен и, следовательно, скорость испарения материала, В описании приведен пример выполнения переключателя токоподводов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. с (Л с

О.

X.

16

J 13

.2