一種雙e型電子槍的蒸鍍裝置及利用該裝置進行蒸鍍方法

2023-07-23 10:04:01

一種雙e型電子槍的蒸鍍裝置及利用該裝置進行蒸鍍方法
【專利摘要】本發明涉及一種雙e型電子槍的蒸鍍裝置及利用該裝置進行蒸鍍方法，屬於電子蒸鍍領域。一種雙e型電子槍的蒸鍍裝置，所述裝置包括蒸鍍室，蒸鍍室內設有兩個雙e型電子槍，e型電子槍I用於加熱基板，e型電子槍II用於轟擊鍍膜材料。該裝置設備簡單、操作簡單，能夠提高膜層與基體之間的粘合力；可以實現單一膜層與基體之間的高粘合力，而不必進行多層鍍膜提高性能膜層與基體之間的粘合力。
【專利說明】—種雙e型電子槍的蒸鍍裝置及利用該裝置進行蒸鍍方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種雙e型電子槍的蒸鍍裝置及利用該裝置進行蒸鍍方法，屬於電子蒸鍍領域。

【背景技術】
[0002]真空鍍膜技術是一種發展迅速，應用廣泛的表面成膜技術，它不僅可以用來製備各種特殊性能的薄膜塗層(如超硬、高耐蝕、耐熱和抗氧化等)，而且還可用來製備各種功能薄膜材料和裝飾薄膜塗層等。真空蒸發鍍膜是真空鍍膜技術中的一種，是把待鍍膜的基體或工件置於高真空室內，通過加熱使蒸發材料汽化(或升華)，以原子、分子或原子團離開熔體表面，凝聚在具有一定溫度的基片或工件表面，並冷凝成薄膜的過程。電子束蒸發鍍膜技術就是其中一種比較成熟的工藝，它主要有以下優點:(1)電子束轟擊熱源的束流密度高，能獲得遠比電阻加熱源更大的能量密度，可以使高熔點材料蒸發，並且能有較高的蒸發速率；(2)由於被蒸發材料是置於水冷坩堝中，因而可避免容器材料的蒸發，以及容器材料和蒸發材料之間的反應，這就使得鍍膜的純度得以提高；(3)熱量可直接加到蒸鍍材料的表面，因而熱效率高，熱傳導和熱輻射的損失少。電子束蒸發鍍膜技術將逐漸發展成為一種主流的真空鍍膜技術。
[0003]目前提高膜層與基體之間粘合力的途徑主要有退火、使用膠粘劑、增加過渡層等，其中退火增加了生產的時間以及工藝的複雜性；膠粘劑的使用會增加成本，還會使固化時間延長，容易發生膜層的遷移現象；增加過渡層會增加鍍膜的時間，以及生產成本，使工藝複雜。


【發明內容】

[0004]本發明提供一種採用兩把e型電子槍進行蒸鍍的裝置和方法，一把電子槍用於使蒸發材料汽化出原子、分子或原子團；另一把電子槍用於加熱基體以及加速蒸發出的原子、分子或原子團，利用電子與蒸發物之間的碰撞，使膜層與基體之間有較強的粘合力。
[0005]一種雙e型電子槍的蒸鍍裝置，所述裝置包括蒸鍍室，蒸鍍室內設有兩個雙e型電子槍，e型電子槍I用於加熱基板，e型電子槍II用於轟擊鍍膜材料。
[0006]本發明所述雙e型電子槍的蒸鍍裝置包括兩個e型電子槍，其中一個e型電子槍的用於加熱基板，該電子槍發出的光束落於基板上，在基板加熱過程中加速蒸發出的原子、分子或原子團，利用電子與蒸發物之間的碰撞，使膜層與基體之間有較強的粘合力。另一個e型電子槍用於轟擊鍍膜材料，該電子槍發出的光束落於鍍膜材料上，使鍍膜材料汽化出原子、分子或原子團。本發明所用e型電子槍及其配套設備可商業購得或通過本領域公開的方法製得。
[0007]本發明所述雙e型電子槍的蒸鍍裝置包括用於承裝鍍膜材料的坩堝，所述坩堝與基板相對設置。坩堝與基板的位置相對可以使得汽化的鍍膜材料較為迅速且均勻地沉積在基板之上。
[0008]本發明所述蒸鍍裝置的蒸鍍室內包括用於承裝鍍膜材料的坩堝，坩堝的位置使得e型電子槍II發出的光束轟擊至其內的鍍膜材料即可。本發明所述基板的位置使得e型電子槍I發出的光束轟擊至基板表面即可，優選所述基板通過支架固定於蒸鍍室的頂部。
[0009]本發明所述蒸鍍裝置還包括用於對蒸鍍室進行抽真空的真空泵組，其選擇和設置為本領域的現有技術。
[0010]本發明的另一目的是提供利用上述蒸鍍裝置進行蒸鍍制膜的方法。
[0011]一種蒸鍍的方法，包括下述工藝步驟:
[0012]將鍍膜材料放置在坩堝中；對蒸鍍室進行抽真空，使真空度達到6.5X 10?以下；對兩個電子槍預熱，設置聞壓為5?1kV,聞壓預熱5?1min後,關閉聞壓；設置電子槍束流為10?30mA，束流預熱5?lOmin，關閉電子槍束流；同時開啟電子槍高壓和束流，e型電子槍II的高壓為5?10kV，束流大小為30?100mA，e型電子槍I的高壓為5?10kV，束流大小為10?30mA，使得基板溫度處於100?400°C;鍍膜至預期厚度後，關閉兩個電子槍，隨爐冷卻30?60min。
[0013]上述蒸鍍方法中，e型電子槍I採用小功率、大束斑的模式，對基板進行均勻加熱，使基板溫度處於100?400°C ;或者直接調節電子槍電子束為掃描模式，使電子束整個束斑能量均勻分布對基板進行加熱。e型電子槍I對基板進行轟擊的同時，e型電子槍I發射出的電子對鍍膜材料的蒸發物進行轟擊，使蒸發出的分子、原子、原子團加速，帶動蒸發物向基板碰撞，使蒸發物與基板形成強的結合力。
[0014]上述裝置和方法可用於蒸鍍T1、Al、Co、N1、Fe、Au、Cr的單質、合金或氧化物膜；或 S12、ZrO2 膜等。
[0015]本發明的有益效果為:本發明提供一種採用兩把e型電子槍進行蒸鍍的裝置和方法，一把電子槍用於使蒸發材料汽化出原子、分子或原子團；另一把電子槍用於加熱基體以及加速蒸發出的原子、分子或原子團，利用電子與蒸發物之間的碰撞，使膜層與基體之間有較強的粘合力。該裝置設備簡單、操作簡單，能夠提高膜層與基體之間的粘合力；可以實現單一膜層與基體之間的高粘合力，而不必進行多層鍍膜提高性能膜層與基體之間的粘合力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為一種雙e型電子槍的蒸鍍裝置，
[0017]附圖標記如下:1.e型電子槍I ;2.電子束；3.e型電子槍II ；4.支架；5.基板；
6.真空泵組；7.鍍膜材料；8.坩堝。

【具體實施方式】
[0018]下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。
[0019]下述實施例中所述試驗方法，如無特殊說明，均為常規方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業途徑獲得。
[0020]實施例1
[0021]如圖1所示，一種雙e型電子槍的蒸鍍裝置，所述裝置包括蒸鍍室，蒸鍍室內設有兩個雙e型電子槍，e型電子槍Il設於蒸鍍室的頂部，用於加熱位於蒸鍍室頂部的基板5，所述基板5通過支架4固定於蒸鍍室的頂部。e型電子槍113設於蒸鍍室的底部，其位置與e型電子槍Il相對，用於轟擊鍍膜材料7，鍍膜材料為高純金。所述裝置包括用於承裝鍍膜材料7的坩堝8，所述坩堝8位於蒸鍍室的底部，且與基板5相對設置。所述蒸鍍裝置還包括用於對蒸鍍室進行抽真空的真空泵組6。
[0022]利用上述裝置進行蒸鍍的方法，包括下述工藝步驟:
[0023]將鍍膜材料7放置在坩堝8中；對蒸鍍室進行抽真空，使真空度達到6.5 X 10_3Pa以下；對兩個電子槍預熱，設置高壓為5kV，高壓預熱1min後，關閉高壓；設置電子槍束流為10mA，束流預熱lOmin，關閉電子槍束流；同時開啟電子槍高壓和束流，e型電子槍113的高壓為5kV，束流大小為30mA，e型電子槍11的高壓為5kV，束流大小為10mA，使得基板5溫度處於100°C ;鍍膜至預期厚度後，關閉兩個電子槍，隨爐冷卻30min。
[0024]參考美國ALMCAL鍍膜委員會技術參考書第二版中的有關測試方法，採用3M公司Scotch牌610號壓敏膠粘帶，寬度為2.5cm,把15cm長的膠粘帶貼在已鍍膜的基板上並壓平；然後以勻速剝離膠粘帶，用帶強光的燈箱檢驗膜層脫落轉移情況，剝離面積不大於15%為合格。結果為:利用單e型電子槍蒸鍍裝置進行蒸鍍:剝離面積為60%以上；利用本實施例所述蒸鍍裝置進行蒸鍍:剝離面積為10% ；
[0025]使用劃痕儀對其進行附著力定量測試。結果為:利用單e型電子槍蒸鍍裝置進行蒸鍍:附著力為IN ;利用本實施例所述蒸鍍裝置進行蒸鍍:附著力為10N。
[0026]實施例2
[0027]如圖1所示，一種雙e型電子槍的蒸鍍裝置，所述裝置包括蒸鍍室，蒸鍍室內設有兩個雙e型電子槍，e型電子槍Il設於蒸鍍室的頂部，用於加熱位於蒸鍍室頂部的基板5，所述基板5通過支架4固定於蒸鍍室的頂部。e型電子槍113設於蒸鍍室的底部，其位置與e型電子槍Il相對，用於轟擊鍍膜材料7，鍍膜材料為高純鈦。所述裝置包括用於承裝鍍膜材料7的坩堝8，所述坩堝8位於蒸鍍室的底部，且與基板5相對設置。所述蒸鍍裝置還包括用於對蒸鍍室進行抽真空的真空泵組6。
[0028]利用上述裝置進行蒸鍍的方法，包括下述工藝步驟:
[0029]將鍍膜材料7放置在坩堝8中；對蒸鍍室進行抽真空，使真空度達到6.5 X 10_3Pa以下；對兩個電子槍預熱，設置高壓為10kv，高壓預熱5min後，關閉高壓；設置電子槍束流為30mA，束流預熱5min，關閉電子槍束流；同時開啟電子槍高壓和束流，e型電子槍113的高壓為10kV，束流大小為100mA，e型電子槍Il的高壓為10kV，束流大小為30mA，使得基板5溫度處於400°C ;鍍膜至預期厚度後，關閉兩個電子槍，隨爐冷卻60min。
[0030]參考美國ALMCAL鍍膜委員會技術參考書第二版中的有關測試方法，採用3M公司Scotch牌610號壓敏膠粘帶，寬度為2.5cm,把15cm長的膠粘帶貼在已鍍膜的基板上並壓平；然後以勻速剝離膠粘帶，用帶強光的燈箱檢驗膜層脫落轉移情況，剝離面積不大於15%為合格。結果為:利用單e型電子槍蒸鍍裝置進行蒸鍍:剝離面積為60%以上；利用本實施例所述蒸鍍裝置進行蒸鍍:剝離面積為5% ；
[0031]使用劃痕儀對其進行附著力定量測試。結果為:利用單e型電子槍蒸鍍裝置進行蒸鍍:附著力為2N ;利用本實施例所述蒸鍍裝置進行蒸鍍:附著力為20N。
【權利要求】
1.一種雙6型電子槍的蒸鍍裝置，其特徵在於:所述裝置包括蒸鍍室，蒸鍍室內設有兩個雙6型電子槍，6型電子槍1(1)用於加熱基板(5), 6型電子槍II (3)用於轟擊鍍膜材料⑵。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於:所述裝置包括用於承裝鍍膜材料(7)的坩堝(8),所述坩堝(8)與基板(5)相對設置。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於:所述基板(5)通過支架(4)固定於蒸鍍室的頂部。
4.利用權利要求1所述裝置進行蒸鍍的方法，其特徵在於:包括下述工藝步驟: 將鍍膜材料⑵放置在坩堝⑶中；對蒸鍍室進行抽真空，使真空度達到6.5^10-?以下；對兩個電子槍預熱，設置聞壓為5?10」，聞壓預熱5?10111111後，關閉聞壓；設置電子槍束流為10?30—，束流預熱5?10111111，關閉電子槍束流；同時開啟電子槍高壓和束流，6型電子槍II⑶的高壓為5?10」，束流大小為30?100—，6型電子槍1(1)的高壓為5?10」，束流大小為10?30—，使得基板(5)溫度處於100?4001 ；鍍膜至預期厚度後，關閉兩個電子槍，隨爐冷卻30?60111111。
【文檔編號】C23C14/30GK104357799SQ201410631828
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】譚毅, 李鵬廷, 姜大川, 王登科 申請人:大連理工大學