Линейный электродуговой испаритель металлов

 

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{)емещения пятен и, следовательно, скорость испарения материала, В описании приведен пример выполнения переключателя токоподводов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. с (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Ai (51)5 С 23 С 14 24

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 30, 10,92. Бюл. У 40 (21) 4056617/21 (22) 15.04.86 (71) Институт электроники им. У.А.Арифова и Специализированное конструкторско-технологическое бюро Института электроники АНУзССР (72) M.Õ. Эстерлис, В.Е. Булат, Л.С. Хавин, А.И. Юнусов, П.Ф. Кирсон, А.В. Абдулов, Ш,Т, Абдуазимова, Е,У. Гершович и M.È. Недлин (53) 537.523.621.38?(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 46 1163, кл. С 23 С 13!08, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 1096963, кл. С 23 С 15/00, 1982, (54) ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ИСПАРИ-.

ТЕЛЬ МЕТАЛЛОВ (57) 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 зажигает„„SU„„! 387507 ся 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 А 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 перемещения пятен и, следовательно, скорость испарения материала. В .описании приведен пример выполнения переключателя токоподводов. 2 э.п. ф-лы, 2 ил.

1387507

t0

»

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для получения тонких пленок и покрытий на длинномерных изделиях, Цель изобретения — повышение производительности и качества покрытия путем введения дополнительного анода между секционным анодом и электроиэолированным экраном, причем его длина может отличаться от длины ис- . 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 электродуговой испаритель металлов, на фиг. 2 *- переключатель токоподводов.

Испаритель состоит из катода 1, стойки 2, диэлектрического держателя

3, токоподводов 4, 5 к катоду„ электроизолированного экрана 6, секционного анода 7, дополнительного сплоаного анода 8, расположенного между экраном 6 и секционным анодом 7 и подсоединенного.к переключателю токоподводов плато 9 для крепления анодов, токоподводов 10 секций анода сборника tt стекающего материала, трубки 12 охлаждения катода» поджигающего электрода 13» сопротивления

14, источника 15 питания дуги, выключателя 16 поджигающего электрода, Переключатель токоподводов, изображенный на Фиг. 2» содержит также токозадающий резистор 17„ управляющие тиристоры 18, аноды которых соединены между собой и подключены к плюсу источника питания дуги через токозадающий резистор 17, трансформаторы 19, через вторичные обмотки которьи отпираются тиристоры 18» гася" щнй конденсатор 20„ гасящий тиристор

21, анод которого подключен к анодам. управлякицих тиристоров 18 через гасящий конденсатор, а катод подключен к дополнительному аноду, вторичную обмотку трансформатора 22, отпираю" щего 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 змм рт,ст, В этом режиме катодные пятна располагаются на кратчайшем расстоянии от секции анода, к которой подведен потенциал. Перемещаясь по катоду, они испаряют его материал, который истекает в пространство и осаждается на подложки или иэделия. Переключателем токоподводов потенциал с секции анода 7 переключается на короткое время к дополнительному аноду 8, что приводит к распределению 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 8, 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, т.е. производительность и качество нспаряемого 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) от35 крыт тнристор 18 При его открыва3 нии емкость С, заряженная до напряжения U U>-U, где U n — напряжение источника 15 питающего дугу, а

U > - напряжение горения дуги, U

lO примерно 50-70 в оказывается включенной в цепь дополнительного анода 8 через открытый тиристор 18 последовательно с U „. Следовательно, напряжение на .вспомогательном аноде становится существенно вьппе, чем на основном. Дуга начинает гореть между вспомогательным анодом и катодом.

При этом на дополнительном аноде ус-. танавливается потенциал - 30в, а на аноде управляющего тиристора 18V „ =

50 (30в-U ) = 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, который достаточно велик> чтобы погасить дугу после разряда емкости С, Напряжение на секциях анода 7 (А „, А, А»...А) при этом растет и, 1387507 наконец, открывается следующий тиристор 18, на управляющий эмиттер которого от ГУИ 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 "

-5

«10 мм рт.ст. поджигаюшим электродом 13 зажигают дуговой разряд меж- ду.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 отпнрающие импульсы от

ГУИ подаются одновременно на тиристор, смежный с открытым и на гасящий тиристора 21. При этом напряжение конденсатора 20 оказывается при- 2 ложенным между анодами управляющих тиристоров 18 и дополнительным анодом 8 так, что на последнем оказыва- ется больший положительный потенциал относительно. катода 1 чем на секциях анода 7. Это приводит к перемещению тока дуги на дополнительный анод 8. Управляющие тиристоры 18 при этом полностью обесточиваются, т.к. напряжение гасящего конденсатора 20 прикладывается к анодам управляющих 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 зархом 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 управляющих тиристоров 18 подано открывающее напряжение от ГУИ, то через некоторое время ток дуги начинает течь через этот управляющий тиристор и соответствующую секцию анода, а гасящий тирис тор закрывается, Процесс переключения завершен.

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

Формула изобретения

1. Линейный,электродуговой испаритель металлов, содержащий катод, верхняя часть которого выполнена из испаряемого материала, токоподводы, источник питания дуги, систему поджига, электроизолированный экран, секционный анод, соеднненвьця с переключателем токоподводов, î T л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения прОизводнтельнОсти н ка» . чества покрытия, электродуговой нспарнтель снабжен дополнительным анодом, расположенным между электронзолированным экраном и секционным вводом и подсоединенным к переключателю токоподводов

2. Испаритель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что переключатель токоподводов содержит управляющие тиристоры, аноды которых соединены между собой и подключены к плюсу источника питания дуги через токо™ задающий резистор, а катоды - к сек- циям анода, гасящий тиристор, анод которого подключен к анодам управляющих тиристоров через гасящий конденсатор, а катод подключен к допойнительному аноду.3. Испаритель по п. 1, о т л кч а ю шийся тем, чтО длина дополнительного анода превышает испаряемую часть катода не более чем на длину секции анода.! 387507

Составитель В.Зайков

Редактор Т.Федотов Текред А.Кравчук Корректор Л.Патай

Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по Делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 4575

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4