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濺射過程打弧分類及避免方式

2021.10.08

在濺射鍍膜過程中,會出現打弧現象,其實質是低電壓、大電流放電過程。一次打弧就是一個疵點,疵點過多會影響產品質量。因此在鍍膜過程中,要嚴格控制打弧現象的發生。

    在濺射過程中,打弧可以分為三類:

第一類為高壓擊穿形態放電,在陰級表面絕緣層頂部與底部金屬表面的高壓擊穿,是由于陰極表面絕緣層的結構疏松引起的。

第二類稱為微弧放電,在陰極表面的濺射是不均勻的,只濺射跑道處的原子,跑道位置上是純凈的金屬表面,跑道之外的陰極表面沉積一層不導電的絕緣層,在絕緣層表面由于陰極電位的吸引,積累了相當數量的正電荷離子,積累的正電荷離子達到一定數量后直接與暴露的金屬表面形成弧光放電,放電電流的大小取決于積累電荷的數量,它不會形成燒損,但可以看見的紅色斑點在靶而上跳躍,這種現象在化合物濺射過程中尤為突出。

第三類稱極間放電,是陽極與靶面暴露的金屬表面之間直接放電,能直接引起破壞性燒損。控制此類放電主要靠靶的機械結構設計。

這三種放電形態發生的幾率是:10000:100:1。如下圖所示:

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合理的靶設計可以避免極間放電(第三類),因此要求高穩定性的運行關鍵是消除絕緣層表面的電荷積累。而采用直流脈沖電源可以有效的達到該目的,避免另外兩類打弧現象的發生在直流脈沖電源中,負脈沖用于濺射,正脈沖用于釋放積累電荷。負脈沖平均電壓為500-600V,正脈沖平均電壓為60-80V,正脈沖寬度與濺射的負脈沖寬度之比在1:41:8之間。


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