Установка для нанесения покрытий

Полезная модель относится к области нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и детали машин в машиностроении и радиоэлектронике и направлена на повышение качества покрытий. Технический результат достигается тем, что в одной вакуумной камере с откачкой воздуха и подачей азота объединены дуговой испаритель, в состав которого входит катод из одного материала покрытия, и магнетронный распылитель с мишенью из другого материала покрытия. В процессе осаждения на подложку, на последней происходит синтез двух материалов, количественное соотношение которых определяется соотношением мощностей дугового испарителя и магнетронного распылителя, а также давлением азота в вакуумной камере.

Полезная модель относится к области нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и детали машин в машиностроении и радиоэлектронике.

Известны способы нанесения покрытий на инструменты и детали машин с помощью вакуумно-дуговых методов (конденсация при ионной бомбардировке КИБ) и установки, реализующие эти способы («Булат», «Пуск» и др.), описанные в кн. Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К.В.Фролов (пред.) и др. - М.: Машиностроение. Технологии, оборудование и системы управления в электронном машиностроении. T.III - 8 / Ю.В.Панфилов, Л.К.Ковалев, В.А.Блохин и др.; Под общ. Ред. Ю.В.Панфилова. 2000. 744 с., ил.

Недостатком способа и установки для его реализации является наличие капельной фазы в покрытии, что приводит к ухудшению сплошности и коррозионных свойств покрытия.

Наиболее близка по сущности к предложенному техническому решению установка, опубликованная в кн. Сушенцов Н.И., Филимонов В.Е. Основы технологии микроэлектроники: Лабораторный практикум. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. - 156 с. Установка содержит источник питания катода и размещенные в вакуумной камере с подачей и откачкой азота дуговой испаритель, состоящий из катода из испаряемого материала покрытия и стабилизирующей катушки и подложку, на которую наносится покрытие.

Недостатком установки является то, что, наряду с наличием капельной фазы в наносимом покрытии, невозможно получать в одном технологическом цикле слоистые структуры с различным соотношением наносимых материалов.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что в известную совокупность существенных признаков «размещенные в вакуумной камере с подачей и откачкой азота дуговой испаритель, состоящий из катода из испаряемого материала покрытия и стабилизирующей катушки и подложку, на которую наносится покрытие, а также источник питания катода» вводятся признаки «в вакуумную камеру введен магнетронный распылитель с мишенью из другого материала покрытия и источником питания магнетрона». Полученная таким образом новая совокупность существенных признаков обуславливает соответствие технического решения критерию «новизна» и

обнаруживает при этом новые свойства, присущие данному решению в отличие от ранее известных:

- источником ионов для магнетронного разряда являются ионы материала, генерируемые дуговым испарителем;

- регулируя соотношение мощностей дугового испарителя и магнетронного распылителя, а также давление азота в вакуумной камере, можно получать пленки с различным соотношением наносимых материалов;

- в едином технологическом цикле можно получать слоистые покрытия с различным соотношением материалов в каждом слое.

На рисунке представлена схема установки для нанесения покрытий. Основу установки составляет вакуумная камера 1, с откачкой и подачей азота N₂ , внутри которой находятся дуговой испаритель, состоящий из катода 2 из испаряемого материала и стабилизирующей катушки 3, а также магнетронный распылитель 4 с мишенью 5 и источником питания магнетрона 6. Внутри камеры располагается подложка 7, на которую наносится покрытие 8. Вне камеры расположен источник питания катода 9, обеспечивающий дуговой разряд, а также другие вспомогательные устройства, обеспечивающие работу установки (вращение подложки, откачку воздуха и др.)

Работает установка следующим образом. При достижении в рабочей камере необходимого вакуума в промежутке между катодом 2 и вакуумной камерой 1 за счет источника питания катода 9 получают дуговой разряд, при котором частицы материала катода 2 под влиянием поля стабилизирующей катушки 3 летят в направлении подложки 7, образуя покрытие 8. При подаче напряжения от источника питания магнетрона 6 на мишень 5 магнетронного распылителя 4, начинается распыление мишени 5, причем ионами, распыляющими мишень 5 являются ионы материала катода 2 и азота N ₂. Распыленный материал мишени 5 также осаждается на подложке 7, образуя покрытие 8. В результате на подложке 7 происходит синтез двух материалов: материала катода 2 и материала мишени 5 магнетронного распылителя 4. Это позволяет, регулируя соотношение мощностей дугового испарителя и магнетронного распылителя а также давление азота в вакуумной камере, получать покрытия 8 с различным соотношением соответствующих материалов. Кроме того, установка позволяет в едином технологическом цикле наносить на подложку слоистые покрытия с различным соотношением материалов в каждом слое.

Установка для нанесения покрытий, содержащая размещенные в вакуумной камере с подачей и откачкой азота дуговой испаритель, состоящий из катода из испаряемого материала покрытия и стабилизирующей катушки и подложку, на которую наносится покрытие, а также источник питания катода, отличающаяся тем, что в вакуумную камеру введен магнетронный распылитель с мишенью из другого материала покрытия и источником питания магнетрона.