CN103184403B - 等离子成膜装置 - Google Patents

Abstract

一种等离子成膜装置，其包括成膜室、设置于该成膜室内的等离子发生器及向该成膜室提供气体的供气系统。等离子发生器喷出等离子射流并形成等离子射流区域。等离子成膜装置还包括转动地设置于等离子发生器周围，供气系统给气体载流板提供气体，气体经由气体载流板射向等离子射流区域。通过转动气体载流板能够改变等离子射流区域的形状。该等离子成膜装置所镀的镀膜的致密度高，均匀度良好的同时，沉积效率高，而且打火现象较少。

Description

等离子成膜装置

技术领域

本发明涉及一种成膜装置，特别是涉及一种等离子成膜装置。

背景技术

目前，由于等离子成膜装置采用的等离子喷涂技术具有超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂；而且等离子成膜装置具有喷涂粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高等特点，因此电子装置等产品的成膜工艺大量采用等离子喷涂技术。

成膜过程中，需根据所要形成的薄膜的要求（如薄膜的致密度、厚度等），控制等离子成膜装置所发射的等离子射流区域的形状。现有的等离子成膜装置是通过调节等离子成膜装置内的线圈电流来控制等离子射流区域形状。例如，当所要形成的薄膜的致密度要求不高时，调高线圈电流使等离子射流区域形状呈发散状；当所要形成的薄膜的致密度要求较高时，调低线圈电流使等离子射流区域形状成呈收敛状。但这种通过调节线圈电流来控制等离子射流区域形状的易受真空度、气体流量等因素的影响，因此较难稳定地控制等离子射流区域的形状，进而降低产品的品质，提升不良率及降低生产效率。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种按要求可稳定地控制等离子射流区域形状的等离子成膜装置。

一种等离子成膜装置，其包括成膜室、设置于该成膜室内的等离子发生器，向该成膜室提供气体的供气系统。等离子发生器喷出等离子射流并形成等离子射流区域。等离子成膜装置还包括转动地设置于等离子发生器周围，供气系统给气体载流板提供气体，气体经由气体载流板射向等离子射流区域。通过转动气体载流板能够改变等离子射流区域的形状。

本发明的等离子成膜装置包括气体载流板，并且改变气体载流板的转动角度来任意且稳定地控制等离子射流区域的形状，利用该等离子成膜装置形成的镀膜的致密度及均匀性良好，且沉积效率高，而且因提供于该等离子成膜装置的气体流量较稳定，所要打火现象较少。

附图说明

图1是本发明实施方式的等离子射流区域呈发散状的等离子成膜装置的示意图。

图2是本发明实施方式的等离子射流区域呈收敛状的等离子成膜装置的示意图。

图3是图1所示等离子成膜装置的气体载流板的立体示意图。

图4是图2所示等离子成膜装置的气体载流板的立体示意图。

图5是本发明实施方式的等离子成膜装置的体载流板的立体剖视图。

主要元件符号说明

等离子成膜装置	100
		成膜室	10
入气口	11
		抽真空端口	12
等离子发生器	20
		发射口	21
气体导入口	22
		阴极	23
阳极	24
		磁场线圈	25
壳体	26
		旋转支撑架	30
旋转轴	31
		被镀物放置部	32
气体载流板	40
		本体	41
腔室	42
		进气口	43
出气孔	44
		膜料提供模组	50
等离子射流区域	P

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面以具体实施方式并结合附图对本发明实施方式提供的等离子成膜装置进一步详细说明。

请参图1及图2，本发明实施方式的等离子成膜装置100包括成膜室10，等离子发生器20，旋转支撑架30，多个气体载流板40及膜料提供模组50。

该成膜室10内的底壁设置有等离子发生器20，与其相对的顶壁设置有旋转支撑架30。该成膜室10还包括开设于其底壁的入气口11，该入气口11可与外部供气系统（图未示）相连接而给该成膜室10提供保护气体。该成膜室10的侧壁上还开设有与外部抽真空设备（图未示）相连的抽真空端口12。镀膜前，通过该抽真空端口12对该成膜室10内进行真空处理。

该等离子发生器20包括壳体26，该壳体26朝向于该旋转支撑架30的上端开设有发射口21。该成膜室10的底壁与该发射口21相对处开设有气体导入口22。该壳体26内设有阴极23，与该阴极23产生直流电弧的阳极24，以及驱动所形成的等离子体加速并从该发射口21发射的磁场线圈25。

该等离子发生器20与外部电源（图未示）电连接，用于将由该气体导入口22导入至其内部的工作气体加热电离形成高温等离子体，并在磁场线圈25的驱动下该高温等离子体加速并从该发射口21喷出而形成高温的等离子射流。即，工作气体在该等离子发生器20的阴极23与阳极24之间产生的直流电弧的作用下电离形成高温等离子体，并在磁场线圈25的驱动下该高温等离子体加速并从该发射口21喷出而形成高温的等离子射流。送至该等离子射流中的膜料粒子被熔化，并喷射到被镀物（图未示）表面而形成涂层（薄膜）。

该旋转支撑架30用于支撑被镀物，且通过旋转轴31旋转。在成膜过程中，通过该旋转支撑架30的旋转使形成于被镀物上的薄膜的致密度、厚度较为均匀且具有较佳的表面平坦度。

请同时参阅图3及图4，该多个气体载流板40等间距地设于该等离子发生器20的外周，并可在该等离子发生器20的轴向上相对该等离子发生器20转动而形成一定角度。该角度是根据所要镀的薄膜的各种参数（如致密度，厚度，结合力等等）而定。该多个气体载流板40转动角度均相等。该多个气体载流板40通过软管等的管体（图未示）与该成膜室10的入气口11连接，并与外部供气系统相连而给成膜室10提供保护气体。

如图5所示，每个气体载流板40包括本体41，该本体41的底端开设有腔室42，且于该腔室42的底壁上开设有与该腔室42连通的至少一个进气口43以及于该腔室42的顶壁上开设有与该腔室42连通的多个出气孔44。该多个出气孔44在该本体41的顶壁上均匀排布。在本实施例中，该进气口43的数量为3个，且该等出气孔44均为圆柱形孔。在其他实施例中，该等出气孔44可为均匀排布的断面为其他形状的通孔。通过该进气口43进入至该腔室42内的保护气体从该多个出气孔44均匀射出。采用何种气体作为保护气体是根据膜料及等离子形成用气体的种类而定。例如，当工作气体为氩气，膜料为二氧化硅时，作为保护气体可采用氩气、或氧气、或两者的混合气体。

从该等气体载流板40射出的气体的气流可限制出等离子射流区域P。该等气体载流板40的角度变化及在该保护气体的作用下可改变等离子射流区域P的形状。具体的说，首先定义第一位置及第二位置，将第一位置定义为等离子发生器20的轴线与每个气体载流板40垂直时，将第二位置定义为多个气体载流板40转动至一极限位置时。当该气体载流板40位于第一位置时，等离子射流区域P的形状为发散状（如图1所示），此时，等离子射流区域P的单位范围内的等离子密度较小；当该气体载流板40位于第二位置时，等离子射流区域P的形状为收敛状（如图2所示），此时，等离子射流区域P的单位范围内的等离子密度较大。通过该等气体载流板40的转动在第一位置与第二位置之间可任意且稳定地控制等离子射流区域P的形状。

该膜料提供模组50用于将膜料粒子提供至等离子射流区域P。被提供至等离子射流区域P的膜料粒子被等离子射流熔化并带至被镀物表面而形成薄膜。本实施例中，该膜料提供模组50为设置于该成膜室10内的膜料蒸发源，该膜料蒸发源将膜料蒸发而形成膜料粒子后，将该膜料粒子提供至等离子射流区域P。但在其他实施例中不限于此，即该膜料提供模组50可为设置于成膜室10外部的送粉器等的其他机构。当该膜料提供模组50为设置于成膜室10外部的送粉器时，该送粉器与保护气体的输送通路及该气体载流板40连通而将膜料粒子与保护气体一并提供至等离子射流区域P。

该等离子成膜装置100还可包括控制系统（图未示），其可根据所要形成的薄膜的要求（薄膜的致密度、厚度等）来控制气体载流板40的转动角度、气体流量的大小等等。

气体流量的大小也可影响等离子射流区域P的形状。当气体载流板40的角度不变的前提下，增加气体流量，可使等离子射流区域P的形状收敛，即气体流量的增加可使等离子射流区域P的单位范围内的等离子密度进一步增加；减少气体流量，则反之。

可以理解，该多个气体载流板40还可以等间距地设置于该等离子发生器20周围的该成膜室10的周壁上，此时，该多个气体载流板40相对该成膜室10的周壁转动而改变与等离子发生器20的轴线形成的角度。

等离子成膜装置100镀膜时，当所要形成的薄膜的致密度要求不高时，使气体载流板40位于第一位置并通过该气体载流板40射出的气体该等离子射流区域P形状呈发散状，此时，该等离子射流区域P的单位范围内的等离子密度较小，从而形成的薄膜的致密度较小；当所要形成的薄膜的致密度要求较高时，使气体载流板40位于第二位置并通过该气体载流板40射出的气体该等离子射流区域P形状成呈收敛状，此时，该等离子射流区域P的单位范围内的等离子密度较大，从而形成的薄膜的致密度较大。

此外，通过气体载流板40的转动在第一位置与第二位置之间可任意且稳定地控制该等离子射流区域P的形状。

此外，通过从该等离子射流区域P的下方均匀射出的气体可将膜料粒子均匀地喷射至被镀物表面；此从下方射出的气体有助于膜料粒子的向被镀物移动速率，从而可使形成于被镀物表面的薄膜更加均匀的同时，提高膜料粒子的沉积速率。

此外，利用本发明的等离子成膜装置100镀膜过程中，气体流量相对稳定，因此较少发生打火现象。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种等离子成膜装置，其包括成膜室、设置于该成膜室内的等离子发生器及向该成膜室提供气体的供气系统，该等离子发生器喷出等离子射流并形成等离子射流区域，其特征在于：该等离子成膜装置还包括转动地设置于该等离子发生器周围的多个气体载流板，该供气系统给该气体载流板提供气体，该气体经由该气体载流板射向该等离子射流区域，通过转动该气体载流板能够改变该等离子射流区域的形状，当等离子发生器的轴线与每个气体载流板垂直时，等离子射流区域的形状为发散状；当多个气体载流板转动而与等离子发生器的轴线成一定角度时，等离子射流区域的形状为收敛状，并且随该角度的不同该等离子射流区域的形状的收敛程度不同。

2.如权利要求1所述的等离子成膜装置，其特征在于：每个气体载流板包括本体，该本体的底端开设有腔室，且于该腔室的底壁上开设有与该腔室连通的至少一个进气口以及于该腔室的顶壁上开设有与该腔室连通的多个出气孔。

3.如权利要求2所述的等离子成膜装置，其特征在于：该气体载流板的至少一个进气口与该供气系统相连，提供至该气体载流板的气体通过该多个出气孔射出。

4.如权利要求1所述的等离子成膜装置，其特征在于：该等离子成膜装置还包括控制系统，其控制该气体载流板的转动。

5.如权利要求2所述的等离子成膜装置，其特征在于：该多个出气孔在该本体的顶壁上均匀排布。

6.如权利要求2所述的等离子成膜装置，其特征在于：该多个出气孔为圆柱形孔，且与该腔室垂直相通。

7.如权利要求1所述的等离子成膜装置，其特征在于：该多个气体载流板等间距地设于该等离子发生器的外周。

8.如权利要求6所述的等离子成膜装置，其特征在于：该多个气体载流板等间距地设置于该等离子发生器周围的该成膜室的周壁上。

9.如权利要求1所述的等离子成膜装置，其特征在于：该等离子成膜装置还包括膜料提供模组，该等离子成膜装置设置于成膜室内，并将膜料粒子提供至该等离子射流区域，或膜料提供模组设置于成膜室外，并通过该气体载流板将膜料粒子与该气体一并提供至该等离子射流区域。