一種大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備及鍍銅工藝制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備及鍍銅工藝，該設(shè)備包括真空爐、磁控平面銅靶、磁控中頻電源、偏壓脈沖電源、多弧鈦靶和多弧靶電源；真空爐上安裝有擴(kuò)散泵抽真空機(jī)組和冷卻套，冷卻套安裝于真空爐外側(cè)壁并且設(shè)有環(huán)繞于真空爐的冷卻流道，該鍍銅工藝，通過在真空條件下，利用低電壓、大電流的電弧放電技術(shù)，利用氣體放電使靶材蒸發(fā)物質(zhì)與氣體都發(fā)生電離，利用電場的加速作用，使被蒸發(fā)物質(zhì)及其反應(yīng)產(chǎn)物沉積在工件上，整體設(shè)備占地面積小，鍍銅質(zhì)量穩(wěn)定，不易被氧化，不會發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，能耗小原材料單一，只需要金屬銅或合金銅，就可以實現(xiàn)納米級到微米級銅膜的鍍制，無任何環(huán)境污染，可實現(xiàn)零排放。

A large PVD multi arc plus magnetically controlled copper plating equipment and copper plating process

The invention discloses a large PVD multi arc magnetron with copper plating equipment and plating process, the device comprises a vacuum furnace, copper target, planar magnetron magnetron bias medium frequency power supply, pulse power, multi arc titanium target and multi arc target power supply; the vacuum furnace is installed on the diffusion pump vacuum unit and a cooling sleeve, cooling channel cooling set mounted on the outer wall and is surrounded by a vacuum furnace vacuum furnace, the plating process, through under vacuum, using arc discharge technology of low voltage and high current, the target material and the gas evaporation ionization occurs by gas discharge, with the acceleration of the electric field, so that the evaporated material deposition and reaction products on the workpiece, the overall equipment covers an area of small, copper plating quality is stable, not easy to be oxidized, without any chemical reaction, low energy consumption of raw materials is single, only copper or alloy Gold and copper can achieve a nano - to micron - grade copper film plating, without any environmental pollution, and can achieve zero emission.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備及鍍銅工藝
本專利技術(shù)涉及真空鍍膜
，具體涉及一種大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備及鍍銅工藝。
技術(shù)介紹
為了提高零件機(jī)體材料的特性，一般需要對零件進(jìn)行表面鍍膜處理，如鍍銅，能使零件具有高彈性、高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、耐蝕性、耐疲勞、彈性滯后小、無磁性、沖擊時不產(chǎn)生火花等一系列優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于航天、航空、電子、通訊、機(jī)械、石油、化工、汽車以及家電工業(yè)中，具有廣闊的應(yīng)用前景，目前最常用的鍍銅方法是電鍍法，主要以水鍍?yōu)橹鳎请婂兗夹g(shù)具有無法消除的缺點，即電鍍產(chǎn)品鍍層中殘留的有害物質(zhì)成分和電鍍工藝環(huán)節(jié)中大量廢液排放所帶來的嚴(yán)重環(huán)境污染，不能在自然界環(huán)境中自然降解，對生物和人體造成長期性的危害，另外，電鍍后的表面還存在鍍膜不夠致密，有氣孔等缺陷。
技術(shù)實現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)提供了一種大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備及鍍銅工藝，通過在真空條件下，利用低電壓、大電流的電弧放電技術(shù)，利用氣體放電使靶材蒸發(fā)物質(zhì)與氣體都發(fā)生電離，利用電場的加速作用，使被蒸發(fā)物質(zhì)及其反應(yīng)產(chǎn)物沉積在工件上，整體設(shè)備占地面積小，鍍銅質(zhì)量穩(wěn)定，不易被氧化，不會發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，能耗小原材料單一，只需要金屬銅或合金銅，就可以實現(xiàn)納米級到微米級銅膜的鍍制，無任何環(huán)境污染，可實現(xiàn)零排放。本專利技術(shù)的大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備，包括真空爐、磁控平面銅靶、磁控中頻電源、偏壓脈沖電源、多弧鈦靶和多弧靶電源；磁控平面銅靶和多弧鈦靶布置于真空爐內(nèi)側(cè)壁，并由相應(yīng)的磁控中頻電源和多弧靶電源供電，所述真空爐上安裝有擴(kuò)散泵抽真空機(jī)組和冷卻套，所述冷卻套安裝于真空爐外側(cè)壁并且設(shè)有環(huán)繞于真空爐的冷卻流道；通過向冷卻套的冷卻流道內(nèi)加入冷卻液對真空爐進(jìn)行冷卻，避免銅因高溫而變色。進(jìn)一步，所述冷卻流道為多個并且均螺旋環(huán)繞于真空爐的外側(cè)壁，每個冷卻流道至少環(huán)繞真空爐一周，多個冷卻流道沿真空爐外圓周緊密排列，相比于現(xiàn)有技術(shù)能大大增加冷卻液與真空爐的熱交換時間，提高冷卻效果。進(jìn)一步，所述冷卻套內(nèi)設(shè)有與真空爐相連的多個螺旋隔板，通過螺旋隔板將冷卻套與真空爐之間的空間隔成所述冷卻流道，冷卻套通過螺旋隔板與真空爐連為一體，整體強(qiáng)度高，抗變形能力強(qiáng)，而且通過熱傳遞的作用使冷卻套與真空爐溫度基本相同，而冷卻液與冷卻套和真空爐直接接觸，能進(jìn)一步提高冷卻效率。進(jìn)一步，所述冷卻套上端和下端均設(shè)有與各個冷卻流道相連通的環(huán)形流道；其中位于上端的環(huán)形流道連接有進(jìn)液管，位于下端的環(huán)形流道連接有排液管；所述進(jìn)液管低于各個冷卻流道的上端口，所述排液管高于各個冷卻流道的下端口，進(jìn)液管和排液管上均設(shè)有閥門，冷卻液由進(jìn)液管流入上端的環(huán)形流道內(nèi)，充滿后進(jìn)入各個冷卻流道內(nèi)，冷卻液流出時先充滿下端的環(huán)形流道，各個冷卻流道內(nèi)冷卻液流出的阻力相同，因此能夠保證各個冷卻流道進(jìn)液時間、進(jìn)液量和流速一致，使真空爐溫度均勻，進(jìn)液管沿上端的環(huán)形流道的切向設(shè)置，排液管沿下端的環(huán)形流道的切向設(shè)置，使冷卻液在流動慣性下進(jìn)入冷卻流道內(nèi)并排出，能夠降低進(jìn)液和排液的阻力，降低動力消耗。本專利技術(shù)的大型PVD多弧加磁控鍍銅工藝，采用上述大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備對金屬件進(jìn)行鍍銅加工，具體包括以下步驟：S10、對待鍍金屬件表面除油、清洗后進(jìn)行干燥處理，并將處理后的待鍍金屬件置入真空爐中；S20、將真空爐抽真空至8×10-3Pa；S30、對真空爐中注入惰性氣體，使真空爐內(nèi)的壓力控制在0.26Pa～0.29Pa；S40、使用多弧鈦靶加負(fù)280V～320V偏壓轟擊清洗大型待鍍金屬件，清洗時間為1min～3min；S50、使用多弧鈦靶加負(fù)70V～90V偏壓，時間1～3min；S60、開啟磁控平面銅靶，靶電流為24A～28A,加負(fù)80V～120V偏壓，鍍膜時間為5min～8min分鐘；S70、向真空爐中充入大氣，取出鍍好了銅膜的金屬件。進(jìn)一步，所述步驟S10中待鍍金屬件表面除油、清洗采用超聲波清洗方式。進(jìn)一步，所述步驟S30中的惰性氣體為氬氣、氦氣或氮氣中的任意一種或兩種混合氣體。進(jìn)一步，所述步驟S40、S50和S60中真空爐內(nèi)的溫度為110℃～150℃。進(jìn)一步，所述金屬件鍍膜厚度為0.7um～1.5um。進(jìn)一步，所述S60中磁控平面銅靶為純銅或合金銅。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。圖1為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為冷卻套的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面將結(jié)合附圖對本專利技術(shù)技術(shù)方案的實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本專利技術(shù)的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。實施例一：本實施例的大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備，包括真空爐9、磁控平面銅靶4、磁控中頻電源6、偏壓脈沖電源5、多弧鈦靶3和多弧靶電源11；其中真空爐9規(guī)格為直徑1800mm,高度3500mm,配置k800擴(kuò)散泵抽真空機(jī)組兩套，多弧鈦靶3及電源二十套，120x1500磁控平面銅靶4六塊，磁控中頻電源30kw三套，偏壓脈沖電源30kw一套，氬氣一瓶，真空測量儀器及自動化控制部分一套，磁控平面銅靶4和多弧鈦靶3布置于真空爐9內(nèi)側(cè)壁，并由相應(yīng)的磁控中頻電源6和多弧靶電源11供電，所述真空爐9上安裝有擴(kuò)散泵抽真空機(jī)組和冷卻套7，所述冷卻套7安裝于真空爐9外側(cè)壁并且設(shè)有環(huán)繞于真空爐9的冷卻流道13；通過向冷卻套7的冷卻流道13內(nèi)加入冷卻液對真空爐9進(jìn)行冷卻，避免銅因高溫而變色，該大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備具有以下特點：1，占地面積小，一套大型真空鍍銅設(shè)備占地約100平方米，而一條大型化學(xué)鍍銅生產(chǎn)線需要配置很多個電鍍槽占地約500平方米；2，質(zhì)量穩(wěn)定，銅在真空中離子化生成銅膜，不易被氧化，不會發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)；3，在真空中鍍銅能耗小原材料單一，只需要金屬銅或合金銅，就可以實現(xiàn)納米級到微米級銅膜的鍍制；4，工序簡單，完全自動化操作，所以生產(chǎn)效率很高；5，在真空爐9中銅的繞射能力很強(qiáng)，一些大型工件的陰角都可以鍍上均勻的銅層。而化學(xué)鍍銅，銅離子是直線運動，大型工件的陰角根本鍍不上銅層；6，本專利技術(shù)無任何環(huán)境污染，可實現(xiàn)零排放。本實施例中，所述冷卻流道13為多個并且均螺旋環(huán)繞于真空爐9的外側(cè)壁，每個冷卻流道13至少環(huán)繞真空爐9一周，多個冷卻流道13沿真空爐9外圓周緊密排列，相比于現(xiàn)有技術(shù)能大大增加冷卻液與真空爐9的熱交換時間，提高冷卻效果，所述冷卻套7內(nèi)設(shè)有與真空爐9相連的多個螺旋隔板12，通過螺旋隔板12將冷卻套7與真空爐9之間的空間隔成所述冷卻流道13，冷卻套7通過螺旋隔板12與真空爐9連為一體，整體強(qiáng)度高，抗變形能力強(qiáng)，而且通過熱傳遞的作用使冷卻套7與真空爐9溫度基本相同，而冷卻液與冷卻套7和真空爐9直接接觸，能進(jìn)一步提高冷卻效率。本實施例中，所述冷卻套7上端和下端均設(shè)有與各個冷卻流道13相連通的環(huán)形流道2；其中位于上端的環(huán)形流道2連接有進(jìn)液管1，位于下端的環(huán)形流道2連接有排液管10；所述進(jìn)液管1低于各個冷卻流道13的上端口，所述排液管10高于各個冷卻流道13的下端口，進(jìn)液管1和排液管10上均設(shè)有閥門，冷卻液由進(jìn)液管1流入上端的環(huán)形流道2內(nèi)，充滿后進(jìn)入各個冷卻流道13內(nèi)，冷卻液流出時先充滿下端的環(huán)形流道2，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備，其特征在于：包括真空爐、磁控平面銅靶、磁控中頻電源、偏壓脈沖電源、多弧鈦靶和多弧靶電源；磁控平面銅靶和多弧鈦靶布置于真空爐內(nèi)側(cè)壁，并由相應(yīng)的磁控中頻電源和多弧靶電源供電，所述真空爐上安裝有擴(kuò)散泵抽真空機(jī)組和冷卻套，所述冷卻套安裝于真空爐外側(cè)壁并且設(shè)有環(huán)繞于真空爐的冷卻流道。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備，其特征在于：包括真空爐、磁控平面銅靶、磁控中頻電源、偏壓脈沖電源、多弧鈦靶和多弧靶電源；磁控平面銅靶和多弧鈦靶布置于真空爐內(nèi)側(cè)壁，并由相應(yīng)的磁控中頻電源和多弧靶電源供電，所述真空爐上安裝有擴(kuò)散泵抽真空機(jī)組和冷卻套，所述冷卻套安裝于真空爐外側(cè)壁并且設(shè)有環(huán)繞于真空爐的冷卻流道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備，其特征在于：所述冷卻流道為多個并且均螺旋環(huán)繞于真空爐的外側(cè)壁。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備，其特征在于：所述冷卻套內(nèi)設(shè)有與真空爐相連的多個螺旋隔板，通過螺旋隔板將冷卻套與真空爐之間的空間隔成所述冷卻流道。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備，其特征在于：所述冷卻套上端和下端均設(shè)有與各個冷卻流道相連通的環(huán)形流道；其中位于上端的環(huán)形流道連接有進(jìn)液管，位于下端的環(huán)形流道連接有排液管；所述進(jìn)液管低于各個冷卻流道的上端口，所述排液管高于各個冷卻流道的下端口。5.一種大型PVD多弧加磁控鍍銅工藝，其特征在于：采用權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的大型PVD多弧加磁控鍍銅設(shè)備對金屬件進(jìn)行鍍銅加工，具體包括以下步驟：S10、對待鍍金屬件表面除油、清洗后進(jìn)行干燥處理，并將處理后的待鍍金...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：沈紅軍，
申請(專利權(quán))人：沈紅軍，
類型：發(fā)明
國別省市：四川,51