Gewoonapparatuur voor vacuümcoating met meerdere-boogionenmaakt gebruik van boogbombardement of argonionenreiniging. Wat zijn de specifieke verschillen tussen de twee?
De ene is het reinigen van metaalionen en de andere is het reinigen van gasionen; de energieniveaus zijn anders, en de principes zijn ook anders. Vandaag geeft Puyuan Vacuum u een gedetailleerde introductie:
Bij multi{0}}arcion-plating wordt gebruik gemaakt van een elektrische boogontladingsmethode om metaal direct op een vast kathodedoel te verdampen. Het verdampte materiaal bestaat uit ionen uit het kathodemateriaal die worden uitgezonden tijdens de kathodeboogontlading. Voor dit apparaat is geen gesmolten bad nodig; het te verdampen doel is verbonden met de kathode en de vacuümkamer fungeert als anode. Wanneer de triggerelektrode plotseling en onmiddellijk in contact komt met het kathodedoel, wordt een boog geïnduceerd, waardoor een helder lichtgevende kathodeboogvlek op het kathodeoppervlak ontstaat. De spotdiameter is minder dan 100 µm en de stroomdichtheid binnen de spot kan 10³~10⁷ A/cm² bereiken. Het materiaal in dit gebied verdampt vervolgens onmiddellijk en ioniseert. De kathodeboogvlek beweegt willekeurig over het kathodeoppervlak met een snelheid van tientallen meters per seconde. Een extern magnetisch veld wordt gebruikt om het traject en de snelheid van de plek te regelen. Om de vacuümboog in stand te houden, is doorgaans een spanning van -20 tot -40 V vereist.
Het principe van multi{0}}boogionenplating is gebaseerd op de vacuümboogontladingstheorie met koude kathode, die stelt dat de ladingsoverdracht tijdens het ontladingsproces wordt bereikt door het gelijktijdig bestaan en de wederzijdse beperking van twee mechanismen: veldelektronenemissie en positieve ionenstroom. Tijdens het ontladingsproces verdampt een grote hoeveelheid kathodemateriaal. De positieve ionen die door deze dampmoleculen worden gegenereerd, creëren op korte afstand nabij het kathodeoppervlak een extreem sterk elektrisch veld. Onder invloed van dit sterke elektrische veld worden elektronen als veldelektronen het vacuüm in gestuurd. Positieve ionen kunnen ongeveer 10% van de totale boogstroom voor hun rekening nemen. Metaalionen die door het kathodeoppervlak worden aangetrokken, vormen een ruimteladingslaag, die op zijn beurt een sterk elektrisch veld genereert, waardoor punten op het kathodeoppervlak met een lage werkfunctie (korrelgrenzen of scheuren) elektronen beginnen uit te zenden. Individuele punten met een hoge elektronenemissiedichtheid hebben een hoge stroomdichtheid. Joule-verwarming verhoogt de temperatuur, waardoor thermionische elektronen worden gegenereerd, waardoor de elektronenemissie verder toeneemt. Dit positieve feedbackeffect veroorzaakt een plaatselijke stroomconcentratie.
De Joule-verwarming die door deze plaatselijke stroomconcentratie wordt gegenereerd, veroorzaakt plaatselijke explosieve plasmavorming op het oppervlak van het kathodemateriaal, waarbij elektronen en ionen worden geëmitteerd en ontladingssporen achterblijven. Er komen ook gesmolten kathodemateriaaldeeltjes vrij. Een deel van de uitgezonden ionen wordt teruggetrokken naar het kathodeoppervlak en vormt een ruimteladingslaag, waardoor een sterk elektrisch veld ontstaat, wat er op zijn beurt voor zorgt dat nieuwe punten met een lage werkfunctie elektronen beginnen uit te zenden.
Vacuümcoatingapparatuurtechnologie met multi-boogionplating heeft de volgende kenmerken:
Voordelen: Het kan willekeurig worden geïnstalleerd om een uniforme filmdikte te garanderen. Een extern magnetisch veld verbetert de boogontlading; verbreekt de boog; verhoogt de rotatiesnelheid; verfijnt filmdeeltjes; en versnelt geladen deeltjes. Een hoge metaalionisatiesnelheid is gunstig voor de filmuniformiteit en hechting, waardoor dit het optimale proces is voor ionenplating. Eén enkele boog dient meerdere doeleinden: hij fungeert als verdampingsbron, een zuiveringsbron vóór- het bombardement en een ionisatiebron.
Nadelen: Bij hoog vermogen worden gemakkelijk grote metaaldeeltjes gegenereerd, wat de kwaliteit van de coating beïnvloedt; en bij sommige doelmaterialen treedt instabiliteit van de boogontlading op.
Methoden om de vorming van druppels te verminderen zijn onder meer: het verminderen van de ontladingsvermogensdichtheid, het verhogen van de boogspotsnelheid, het versterken van kathodekoelingsmaatregelen en het gebruik van magnetische filtratie.
