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过滤阴极真空电弧（FCVA）离子束沉积技术原理用特点及应用领域

资讯类型：行业新闻加入时间：2006年9月7日9:39

过滤阴极真空电弧（FCVA）离子束沉积技术原理用特点

陕西百纳科技发展有限责任公司研发制造的非晶金刚石离子镀膜机属于过滤阴极空电弧离子束镀膜系统，它是由真空镀膜室、固体离子源、气体离子源、过滤系统、离子束扫描系统、真空抽气系统、电源系统、冷却系统、计算机测量控制系统等九大部分组成。由于配置和设计了特殊的固体离子源、气体离子源、过滤系统、离子束扫描系统，使得该镀膜设备的镀膜质量和可控性大大优于常用的电弧镀、磁控溅射、CVD、PCVD等镀膜设备。
一、固体离子源
固体离子源设计为独立的真空电弧放电室，以电弧放电方式形成等离子电弧，使作为阴极的固体靶面（石墨或金属）蒸发出碳离子或金属离子，成为沉积镀漠的离子源。其优点：
1、离子给率高，达60％～90%;
2、非离子化的靶材粉末不会污染真空镀膜室;
3、离子束经过滤系统再进入镀膜室;
4、电弧放电热量大部分不能传入真空室，保证镀膜工艺温度≤80℃
二、过滤系统
    本镀膜系统设计了结构独特的离子束电磁过滤系统。固体离子源（为石墨）产生的等离子体有Cnm+和C+,还有中性C团粒（Cn），等离子体经过电磁过滤系统通道被高效过滤，保证引入真空镀膜室的离子为1价C+离子。这就是为获得致密，平整光滑、针孔率低，无杂质的镀膜创造了条件，可实现连续覆盖的纳米级厚度的镀膜。
    CVD、PCVD，普通电弧镀、磁控溅射等镀膜装置都没有过滤系统，因此它们制备的镀膜密度低，粗糙，针孔率高，杂质多，严重影响镀膜质量。
    近年亦有一些企业制造带过滤系统的真空镀膜设备。据了解，其过滤路径通常较短小，过滤率低，不能保证获得纯净的1价C＋离子，难以达到理想的镀膜效果。
三、离子束扫描系统
经由过滤系统进入真空室的C＋离子束的盖面由其出口的光栅直径决定，大大限制了工件的镀覆面。本镀膜设备配置了X-Y双向电磁扫描系统，以一定频率改离子束在X-Y方向飞行角度，因而方便地产现大面的均匀镀膜。单一固体源的非晶金刚石镀膜机镀覆面积达300×300mm
四、气体离子源
    本镀膜设备，配备有大口径的Ar气体离子源，用于炉内工件镀前表面处理。工件在镀前经高能的Ar离子（或原子）轰击，可清除镀件表面吸附的气体、氧化膜、钝化膜及其它污染物，使工件表面暴露出晶格活性原子，有利于有效提高膜/基结合力，经Ar离子轰击，还可使工件表面层产生一定的空穴，更有利于实现非晶金刚石膜的亚植入成核生长过程，这对提高SP3含量和提高膜基结合力都有裨益。
    本镀膜设备配备的气体离子源为冷阴极气体离子源和热阴极气体离子源，前者发出的是带能Ar离子，后者主要是中性Ar原子。根据被镀材料的特性，可选用不同性质的离子源。
过滤阴极真空电弧（FCVA）离子束沉积技术原理用特点可归结为：
1、高效能的滤质技术保证进入真室沉积的C＋离子为1价C＋离子。无大的团聚颗粒，镀膜平整光滑，针孔率低，可获得连续均匀纳米厚度级镀膜。
2、工艺温度低，≤80℃。
3、适镀基材广，金属、陶瓷、玻璃、高分子材料均可镀覆。
4、采用扫描技术可实现大面积镀膜。
5、镀速高，达天0.5～1.5nm/s
6、真空炉内镀前离子清洗技术，保证镀层膜基结合力高。
7、工艺可控性好，重复性好。
8、工艺过程对环境无污染，是一项环境友好技术。

非晶金刚石膜的应用领域
一、机械方面：
   1、刀具：
         丝锥、铣刀、车刀、可转位刀片、木工刀具、剪纸刀、剪金属板刀、（可加工钢、铸铁、有色金属、复合材料、陶瓷、高分子材料、无机非金属材料）
    应用性能：高硬度、低摩擦系数、高耐磨性、高导热系数。
   2、模具：冷冲模、冲头、冲针、成型模、粉末压型模、塑料模、拉丝模。
应用性能：高硬度、低摩擦系数、高耐磨性、低亲和力（易脱膜）、耐蚀性、高导热系数。
   3、耐磨机件：纺织机件、缝纫机件、高精密轴承、精密滑块、触感器耐磨件。
应用性能：高硬度、低摩擦系数、高耐磨性、耐蚀性、高导热系数。
   4、量仪、量具：
卡尺、量块、精密量台、量针、刀口
应用性能：高硬度、低摩擦系数、高耐磨性、耐蚀性、高导热系数。
二、热沉（电子器件、光电子器件散热片）
1、高功率半导体激光二极管列阵热沉
2、大规模集成电路三维组装技术（MCMs）、半导体器件（特别是大功率和高频器件）的封装
3、高频、微波器件热沉
应用性能：高热导系数、耐热冲击、低膨胀系数、高电阻率、致密度高，对气体有极好的密封性。
三、电子学
1、粒子探测器（性能参数（采集距离LC）超过天然Ⅱa金刚石单晶）
2、各种探测器、传感器   温度传感器、气敏传感器、压力传感器、紫外线或放射线传感器。
3、读写磁头
4、硬盘、触感板膜
5、真空微电子器件  冷阴极场射全固态高性能平板显示器、微机电系统（芯片）、光电发光器件。
应用性能：高导热系数、化学性能稳定、高弹性模量、耐磨性、极高的载流子迁移率（电子和空穴）、经参杂可成为半导体、对紫外线敏感、高电阻率、高介电常数、高击穿点、耐蚀性、无氢、超薄、金刚石，非晶金刚石表面具有负电子亲和势、大禁带宽度、低逸出功、低的场发射阈值、较高的发射电流、与spindt列阵冷阴极场发射相比，无需亚微米级细加工技术，作成平板显示器、绝缘性能、高硬度，耐溅射。
四、声学
1、声表面波器件（saw）(高频带宽度（4GHz~6GHz）滤波器――可提高移动电话通讯性能)
2、扬声器声膜
应用性能：密度适中、高弹性模量、声波传播快，保真度高、耐蚀性
五、光学
1、 X－射线窗口
2、红外热成像装置窗口（高马赫飞行红外窗口）
3、高速拦截导弹头罩
4、强激光窗口（c02激光窗口－替代ZnSe、GaAs）
5、高功率微波窗口
6、卫星光学窗口
7、各种视窗玻璃
8、透镜
9、表蒙（钻石表壳）
10、眼镜
应用性能：透光率高、红外增透性、耐磨性、耐腐蚀性、宽光学带隙、高导热系数、抗辐射、耐热冲击、聚水性、抑菌性、自洁性、对紫外线（A波段）吸收性。
六、医学
1、心脏瓣膜
2、人工关节
3、义齿、牙托
4、手术刀
5、齿科牙针
6、洁牙机头
7、高频电刀
8、其他医学器具
应用性能：对人无毒副作用、生物相容性好（优于钛）、抑菌性、耐磨性、低摩擦系数、不粘连、组织伤小。
七、装饰件
1、镀金、银的五金件
应用性能：耐磨性、耐蚀性、自洁性、聚水性、抑菌性、透明性。

文章来自：中国电镀助剂网

文章作者：网络管理员

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