[發(fā)明專利]一種雙e型電子槍的蒸鍍裝置及利用該裝置進(jìn)行蒸鍍方法

有效

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• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN104357799A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚毅;李鵬廷;姜大川;王登科
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C23C14/30
• 分類號: C23C14/30
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李娜;李馨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙e型電子槍的蒸鍍裝置及利用該裝置進(jìn)行蒸鍍方法，屬于電子蒸鍍領(lǐng)域。

背景技術(shù)

真空鍍膜技術(shù)是一種發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛的表面成膜技術(shù)，它不僅可以用來制備各種特殊性能的薄膜涂層(如超硬、高耐蝕、耐熱和抗氧化等)，而且還可用來制備各種功能薄膜材料和裝飾薄膜涂層等。真空蒸發(fā)鍍膜是真空鍍膜技術(shù)中的一種，是把待鍍膜的基體或工件置于高真空室內(nèi)，通過加熱使蒸發(fā)材料汽化(或升華)，以原子、分子或原子團(tuán)離開熔體表面，凝聚在具有一定溫度的基片或工件表面，并冷凝成薄膜的過程。電子束蒸發(fā)鍍膜技術(shù)就是其中一種比較成熟的工藝，它主要有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)電子束轟擊熱源的束流密度高，能獲得遠(yuǎn)比電阻加熱源更大的能量密度，可以使高熔點(diǎn)材料蒸發(fā)，并且能有較高的蒸發(fā)速率；(2)由于被蒸發(fā)材料是置于水冷坩堝中，因而可避免容器材料的蒸發(fā)，以及容器材料和蒸發(fā)材料之間的反應(yīng)，這就使得鍍膜的純度得以提高；(3)熱量可直接加到蒸鍍材料的表面，因而熱效率高，熱傳導(dǎo)和熱輻射的損失少。電子束蒸發(fā)鍍膜技術(shù)將逐漸發(fā)展成為一種主流的真空鍍膜技術(shù)。

目前提高膜層與基體之間粘合力的途徑主要有退火、使用膠粘劑、增加過渡層等，其中退火增加了生產(chǎn)的時間以及工藝的復(fù)雜性；膠粘劑的使用會增加成本，還會使固化時間延長，容易發(fā)生膜層的遷移現(xiàn)象；增加過渡層會增加鍍膜的時間，以及生產(chǎn)成本，使工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種采用兩把e型電子槍進(jìn)行蒸鍍的裝置和方法，一把電子槍用于使蒸發(fā)材料汽化出原子、分子或原子團(tuán)；另一把電子槍用于加熱基體以及加速蒸發(fā)出的原子、分子或原子團(tuán)，利用電子與蒸發(fā)物之間的碰撞，使膜層與基體之間有較強(qiáng)的粘合力。

一種雙e型電子槍的蒸鍍裝置，所述裝置包括蒸鍍室，蒸鍍室內(nèi)設(shè)有兩個雙e型電子槍，e型電子槍I用于加熱基板，e型電子槍II用于轟擊鍍膜材料。

本發(fā)明所述雙e型電子槍的蒸鍍裝置包括兩個e型電子槍，其中一個e型電子槍的用于加熱基板，該電子槍發(fā)出的光束落于基板上，在基板加熱過程中加速蒸發(fā)出的原子、分子或原子團(tuán)，利用電子與蒸發(fā)物之間的碰撞，使膜層與基體之間有較強(qiáng)的粘合力。另一個e型電子槍用于轟擊鍍膜材料，該電子槍發(fā)出的光束落于鍍膜材料上，使鍍膜材料汽化出原子、分子或原子團(tuán)。本發(fā)明所用e型電子槍及其配套設(shè)備可商業(yè)購得或通過本領(lǐng)域公開的方法制得。

本發(fā)明所述雙e型電子槍的蒸鍍裝置包括用于承裝鍍膜材料的坩堝，所述坩堝與基板相對設(shè)置。坩堝與基板的位置相對可以使得汽化的鍍膜材料較為迅速且均勻地沉積在基板之上。

本發(fā)明所述蒸鍍裝置的蒸鍍室內(nèi)包括用于承裝鍍膜材料的坩堝，坩堝的位置使得e型電子槍II發(fā)出的光束轟擊至其內(nèi)的鍍膜材料即可。本發(fā)明所述基板的位置使得e型電子槍I發(fā)出的光束轟擊至基板表面即可，優(yōu)選所述基板通過支架固定于蒸鍍室的頂部。

本發(fā)明所述蒸鍍裝置還包括用于對蒸鍍室進(jìn)行抽真空的真空泵組，其選擇和設(shè)置為本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)。

本發(fā)明的另一目的是提供利用上述蒸鍍裝置進(jìn)行蒸鍍制膜的方法。

一種蒸鍍的方法，包括下述工藝步驟：

將鍍膜材料放置在坩堝中；對蒸鍍室進(jìn)行抽真空，使真空度達(dá)到6.5×10^-3Pa以下；對兩個電子槍預(yù)熱，設(shè)置高壓為5～10kV，高壓預(yù)熱5～10min后，關(guān)閉高壓；設(shè)置電子槍束流為10～30mA，束流預(yù)熱5～10min，關(guān)閉電子槍束流；同時開啟電子槍高壓和束流，e型電子槍II的高壓為5～10kV，束流大小為30～100mA，e型電子槍I的高壓為5～10kV，束流大小為10～30mA，使得基板溫度處于100～400℃；鍍膜至預(yù)期厚度后，關(guān)閉兩個電子槍，隨爐冷卻30～60min。

上述蒸鍍方法中，e型電子槍I采用小功率、大束斑的模式，對基板進(jìn)行均勻加熱，使基板溫度處于100～400℃；或者直接調(diào)節(jié)電子槍電子束為掃描模式，使電子束整個束斑能量均勻分布對基板進(jìn)行加熱。e型電子槍I對基板進(jìn)行轟擊的同時，e型電子槍I發(fā)射出的電子對鍍膜材料的蒸發(fā)物進(jìn)行轟擊，使蒸發(fā)出的分子、原子、原子團(tuán)加速，帶動蒸發(fā)物向基板碰撞，使蒸發(fā)物與基板形成強(qiáng)的結(jié)合力。

上述裝置和方法可用于蒸鍍Ti、Al、Co、Ni、Fe、Au、Cr的單質(zhì)、合金或氧化物膜；或SiO₂、ZrO₂膜等。