专利名称：中央多弧源式离子镀方法
技术领域：
本发明涉及一种真空镀膜方法，具体而言，是指一种运用正三角柱靶座阵列配合不同靶材、不同基材公转转速的镀膜方法。
背影技术由于现代工业技术的制造水准日渐提高，以往视为高科技的真空镀膜技术已在近代工业中占有极重要的地位，无论从航空工业到生活必需品中都可以见到此项技术的应用，因此，真空镀膜技术对现代人生活的介入已到了无孔不入的地步。
现今工业界已经广泛应用真空镀技术于增进工作产品的表面品质及寿命，目前商业化电弧离子镀膜法所得镀膜材质以氮化钛(TiN)、氮化铬(CrN)、氮化锆(ZrN)、碳氮化钛(TiCN)以及氮化铝钛(TiAlN)为主，较为新颖的应用产品则包括有不含氢之类钻薄膜(DLC)以及氮化钛/氮化铝(TIN/AlN)、氮化锆/氮化铝(ZrN/AlN)等超晶格多层复合薄膜及多元素复合薄膜，而真空镀膜技术的无污染特性使其取代了传统的高污染性电镀市场；但是，目前市场上的电弧离子镀膜设备仍有诸多缺点，所以，如何设计出一套符合各项需求的真空镀膜设备便成为研发者最为重视的课题，而上述问题也是本案创作人研发本案的动机。
目前主流市场上的电弧离子镀膜方法如
图1所示，其在一离子镀舱体(10)周侧配置多组壁挂式靶座(11)，而各靶座(11)都搭配有独立的电弧电源供应器(12)及靶材(13)(各靶材材质相同)；此种靶座配置方式属于舱壁挂载式设计，该电弧电源供应器(12)会在低压下利用电弧在靶材(13)上产生离子态蒸气，这些离子态蒸气会被施加负电压的基材(14)吸引，在基材(14)表面沉积成镀膜；此种设计虽然已经大量运用在各产业界，但是其实施上仍有诸多缺点，在此将问题分开解说于下其一，虽然此种舱壁挂载式设计的离子镀舱体(10)周侧配置多组壁挂式靶座(11)，但靶面的加总面积毕竟有限，故该方法的基材(14)装载量会受到空间不足限制；其二，此种舱壁挂载式设计的离子镀方法仅能进行单一镀膜作业，而且需更换靶材(13)，并且进行多次、多段加工才能产生多元素镀膜或多层镀膜，故该方法的生产技术受到限制；其三，由于壁挂式靶座(11)的靶材(13)蒸气是从离子镀舱体(10)的舱壁往舱体中心发射，故十分容易造成局部蒸气浓度过高的问题，进而产生镀膜厚度不均、表面生成金属颗粒的缺陷。
针对上述“空间不足”、“厚度不均”等问题，现今也开发出一种解决方法，请参阅图2所示，此种电弧离子镀膜方法将一根中空圆柱靶(15)置放在离子镀舱体(16)的正中央，且该中空圆柱靶(15)以相同材质的靶材制作而成，并运用预设机具让数个基材(14)公转蒸镀，使蒸气是从舱体中心往舱壁扩散发射(不会局部集中)；此种方法虽然确能增加离子镀舱体(16)的空间，但是，此种改进方法却又同样会产生新的问题其一，该中空圆柱靶(15)是以相同材质的靶材制作而成，而且该中空圆柱靶(15)具有相当长的长度，不但中空圆柱靶(15)深孔加工的成本十分高，且若干镀膜靶材的材质十分坚硬(例如铬金属)，故此种方法在生产制造时较困难，也提高了生产加工的成本；其二，由于此种改进方法采用单一靶材，且在中空圆柱靶(15)内仅置入单一电弧电源供应器，故此种加工技术无法进行多元素镀膜或多层镀膜，故其生产技术仍受到限制。
如今，虽然电弧离子镀膜已由平面弧源发展到圆柱弧源；但是，主流镀膜设备的市场上依然未寻找到符合所有需求的镀膜方法。
图号部分10离子镀舱体11壁挂式靶座12电弧电源供应器13靶材14基材15中空圆柱靶16离子镀舱体20离子镀舱体30靶座阵列31靶座32靶材33电流导入端子34基材在一真空离子镀舱体(20)的中央配设一组靶座阵列(30)，而该靶座阵列(30)是由三组靶座(31)组成，三组靶座(31)分别形成正三角柱的多面柱形态，且三组靶座(31)运用各自的靶材(32)构成正三角柱的柱面，三面靶材(32)的材质可相同或均不相同，各靶座(31)与离子镀舱体(20)外部的电弧电源供应器衔接是通过装设于离子镀舱体(20)顶部的电流导入端子(33)，而基材(34)则挂置于该离子镀舱体(20)内，且各基材(34)等距环绕该靶座阵列(30)，不但可分别进行公、自转蒸镀，也可以进行静止蒸镀工作；如此通过上述加工方法与其相互关系位置的巧妙安排才能达成本发明的基本目的。
其次，再将本发明的加工方法所能达成的效果一一说明于下1.多元素镀膜作业在三面靶材(32)的材质均不相同的状态下，即每一组靶座(31)挂载不同的靶材(32)，各基材(34)等距环绕该靶座阵列(30)进行公转蒸镀时，该基材(34)的公转速率较快的情况下，三面靶材(32)的蒸气会交错混合依附在基材(34)表面，基材(34)蒸镀同一层时会经过三个靶材(32)，形成预设的多元素镀膜的成长。
2.多层镀膜作业同样在三面靶材(32)的材质均不相同的状态下，各基材(34)等距环绕该靶座阵列(30)进行公转蒸镀时，该基材(34)的公转速率较缓慢的情况下，三面靶材(32)的蒸气会依序逐层依附在基材(34)表面，基材(34)每通过一个靶材(32)时都被蒸镀一层，形成预设的多层镀膜的成长。
3.超晶格镀膜作业同样在三面靶材(32)的材质均不相同的状态下，各基材(34)等距环绕该靶座阵列(30)进行公转蒸镀时，若基材(34)的公转速率适当居中，则基材(34)表面会产生超晶格镀膜的成长。
由上可知，与现有技术相比，本发明有如下特点1.工件的装载量达到最大化的程度，为目前主流设备的1.5倍；2.镀膜材料的选择性提高，制造多元素、多层或超晶格镀膜的可变性超过目前市面上的所有的主流镀膜方法；3.镀膜品质可获得提升，镀膜中的微粒数量降低；
4.设备成本降低，有效减少组件的使用；5.靶材使用率提高。
以上特点将使得目前使用电弧离子镀膜的镀膜业者获得更大的竞争优势；而本发明不但可以节省空间、消除现有技术中空圆柱靶的制造困难度，且可以利用每一组靶座挂载不同的靶材配合不同的基材公转转速，加上本发明确实能够产生多元素镀膜、多层镀膜及超晶格镀膜的多种离子镀效果，故本发明确为一种多功能、实用的中央多弧源式离子镀方法。
权利要求
1.一种中央多弧源式离子镀方法，其特征在于在一真空离子镀舱体(20)中央配设一组靶座阵列(30)，该靶座阵列(30)运用数组靶座(31)形成多面柱，且各组靶座(31)运用各自的靶材(32)构成多面柱的柱面，而数个基材(34)则等距环绕该靶座阵列(30)进行公转蒸镀工作。
2.如权利要求1所述的中央多弧源式离子镀方法，其特征在于其中数个基材(34)是环绕在该靶座阵列(30)进行静止蒸镀工作。
3.如权利要求1所述的中央多弧源式离子镀方法，其特征在于其中该靶座阵列(30)上的各面靶材(32)材料可搭配更换。
4.如权利要求1所述的中央多弧源式离子镀方法，其特征在于其中该多面柱是正三角柱。
5.如权利要求1所述的中央多弧源式离子镀方法，其特征在于其中该多面柱是四角柱。
全文摘要
本发明中央多弧源式离子镀方法，涉及一种真空镀膜方法，用以消除现有技术离子镀工件装载量受限、多元素镀膜或多层镀膜受限、占用较大空间、制造难度大、生产成本高等问题；本发明在一「离子镀」舱体中央配一组靶座阵列，三组靶座分别形成正三角柱的几何关系，每一个靶材分别构成正三角柱的柱面并由各自独立的三组电弧电源供应器供给电源；由此，本发明不但可以节省空间、消除现有技术中空圆柱靶的制造困难，且可以利用每一组靶座挂载不同的靶材配合不同的基材公、自转转速，使本发明能够产生多元素镀膜、多层镀膜及超晶格镀膜的多种离子镀效果；本发明主要用于镀膜领域。
文档编号C23C14/32GK1477228SQ0213658
公开日2004年2月25日 申请日期2002年8月20日 优先权日2002年8月20日
发明者柳荣权, 柳志欣, 何主亮 申请人:柳荣权, 柳志欣, 何主亮