Технологическое обеспечение равномерности покрытий для деталей гироскопических приборов на установках магнетронного напыления, страница 11

Роль катода выполняет корпус ИИ. Рабочий газподается внутрь корпуса ИИ через газораспределительную систему 3. С помощьювинтов и гаек, закрепленных на крышке газораспределительной системы 2,74осуществляется юстировка ускоряющего зазора (расстояния от анода до катодныхпластин). Анод изолирован от корпуса-катода с помощью изоляторов, причемсопротивление изоляции между анодом и корпусом должно быть не менее 1МОм. Ориентация намагниченности постоянных магнитов, расположенныхвнутри магнитного блока, должна иметь одинаковое направление.а)б)Рис. 3.1.

Схема магнетронной вакуумной установки (а) и внешний вид установки,приспособленной для экспериментальных исследований (б)75Рис. 3.2 Эскиз магнетронаРис. 3.3. Эскиз источника ионов76ПринципдействияИИзаключаетсявотбореионовизразряда,возбуждаемого между анодом и катодными пластинами, в скрещенныхэлектрическом и магнитном полях. Ионы ускоряются в промежутке междуанодом и катодными пластинами и испускаются в направлении обрабатываемойповерхности подложки-заготовки.Сообщениевращательныхдвиженийнапыляемойдеталиитехнологической оснастки осуществляется с применением показанного на Рис.

3.4вакуумного ввода [80], который крепится к верхней части вакуумной камеры 4(Рис. 3.5). В существующем варианте вакуумного ввода вращения к нижней частинеподвижного корпуса 3 (Рис. 3.4) крепится неподвижное зубчатое колесо,играющее роль центрального зубчатого колеса планетарного механизма. К нижнейчасти вращающегося вала 2 (Рис. 3.4) крепится водило 1 (Рис. 3.5), на которомразмещаются сателлиты напыляемых деталей. Из рассмотрения Рис. 3.5 можновидеть, что неподвижное зубчатое колесо 10 закреплено в нижней частинеподвижного устройства ввода вращения 6. По данному зубчатому колесуперекатываются зубчатые колеса-сателлиты 5, являющиеся верхней частьюкронштейнов 11 для крепления технологической оснастки.

Оси, соединяющиезубчатые колеса-сателлиты и кронштейны для крепления технологическойоснастки, свободно вращаются в водиле 1, представляющем собой диск,закрепленный в нижней части вращающегося вала при помощи винта.Технологическая оснастка изготавливается из нержавеющей немагнитнойстали. Оснастка состоит из спицы с головкой вверху для крепления накронштейне 11 (см. Рис. 3.5) и набора различных крепежных приспособлений,закрепляемых на определенных расстояниях по высоте спицы.Важным усовершенствованием установки Unicoat600, существеннорасширяющим её технологические возможности и повышающим эффективностьэкспериментальных исследований было создание опции возвратно-вращательногодвижения водила карусели (Рис. 3.6, а).Дополнительная схема управления электродвигателем экспериментальнойустановки представлена на Рис.

3.6, б.77Рис. 3.4. Эскиз существующего ввода вращенияРис. 3.5. Планетарный механизм с верхним расположением стола78156234а)б)Рис. 3.6. Общий вид опции возвратно-вращательного движения водила карусели(а) и схема системы управления данной опции экспериментальной установки (б)79На валу редуктора 1 (Рис.

3.6, б), соединенный ременной передачей сэлектродвигателем установки, с наружной стороны вакуумной камеры былсмонтирован текстолитовый диск 3, несущий на кронштейнах 6 постоянныемагниты 2. Соосно с диском 3 была смонтирована полукруглая стальнаянаправляющая 5, на которой закреплены герконы 4 с возможностью их смещениявдоль этой направляющей. Смещением герконов 4 устанавливается угол поворотаβ вала редуктора электродвигателя 1 при его возвратно-вращательном движении.В зависимости от положения герконов 4 карусель имеет возможностьсовершать возвратно-вращательные движения с разными углами поворотов(заданными положениями герконов):1 – останов карусели, для стационарного нанесения покрытий производитсяотключением автомата Р1;2 – для перемещения карусели при загрузке-выгрузке предусмотрена кнопкаручного управления движением карусели.В систему установки была дополнительно введена схема управления спостоянным напряжением U = 24 В таким образом, что при отключении этой цепиводило карусели совершало постоянное вращательное движение в прямомнаправлении.

При включении питания 24 В начинается возвратно-вращательноедвижение водила карусели. Остановка карусели осуществляется отключениемпакетного выключателя Р1.Сущность работы системы управления заключается в обеспечении питаниядвух реле РЭС-9, представленных на схеме (Рис. 3.6, б) в позициях КМ1 и КМ2, ототдельного блока питания на 24 В через герконы. Как уже было отмечено выше,герконы 4 установлены с возможностью регулирования по дугообразнойнаправляющей 5, охватывающей диск 3, установленный на валу редуктораэлектродвигателя привода карусели.При отключении питания схемы контакты реле находятся в нормальнозамкнутом состоянии, что включает карусель только в одном направлении«Вперед».При включении питания 24 В осуществляется вращении карусели, а80установленные на изолированном диске 3 постоянные магниты 2 поочерёднозамыкают (дают импульс) на включение реле, например, геркон Г2 включает релеКМ2, в свою очередь контакты реле КМ2 отключают реле КМ1 и происходитпереключение цепи а движение в противоположную сторону – направление«Назад».

Магнит 2 на диске 3 доходя до геркона Г1 включает реле КМ1, а релеКМ1 своими контактами переключает движение карусели «Вперед».Таким образом, в результате внесения изменения в схему управленияэлектродвигателем мы получаем возможность наносить покрытия в трёхвариантах:1 – при неподвижной карусели;2 – при вращении в одном направлении;3 – с возвратно-вращательным движением с регулировкой угла поворота.Для проведения экспериментальных исследований по «сухому» травлениюкварца использовали установку Caroline PE15 производства ООО «ЭСТОВакуум». Внешний вид установки Caroline PE15 представлен на Рис. 3.7.Рис.

3.7. Общий вид установки плазмохимического травления Caroline PE15Данная установкапредназначена для плазмохимического и ионно-химического травления тонких плёнок в вакууме на подложках размером до Ø200мм с поштучной их загрузкой/выгрузкой через шлюз. В вакуумной установкеиспользуется источник плазмы высокой плотности на основе ВЧ-разряда,81формирующие так называемую трансформаторно-связанную плазму (ТСР). ТСРразряд позволяет травить различные материалы с высоким разрешением (менее0,2 мкм) и осаждать слои из парогазовых смесей (плазменно стимулированныйCVD-процесс), обеспечивая при этом высокую эффективность и качествопроведения процесса.Более полное описание данной установки приведено в [73].3.2.

Методика определения толщины покрытияДля измерения толщины напылённых металлических покрытий наразличныеподложкииспользовалиметодконтактногоизмерениянамеханическом профилографе с построением профилограммы.Непосредственно все замеры проводили на профилографе-профилометреForm Talysurf 420 PGI (Рис. 3.8), производство Taylor Hobson [74], Англия.Прибор Form Talysurf предназначен для измерения текстуры поверхности,отклонения от формы дуги окружности, прямолинейности и радиуса дуги среднейлинии по методу наименьших квадратов, углов наклона профиля.Прибор Form Talysurf построен на модульном принципе и состоит изследующих блоков: датчик, блок мотопривода, стойка, основание, электронныйблок, специализированный компьютер с программным обеспечением.В процессе измерения датчик с рубиновым шариком малого диаметра наконце щупа (Рис. 3.9) производит ощупывание поверхности детали и преобразуетколебания щупа индуктивным методом в электрический сигнал, которыйпоступает для обработки и преобразования в цифровую форму в электронныйблок, который является связующим звеном между компьютером и механическойчастью датчика.Управлениеприборомможетосуществлятьсякакприпомощипрограммного обеспечения, так и при помощи отдельного блока джойстика, накотором также имеется кнопка аварийной остановки.

Прибор может быть снабженодним или двумя датчиками: стандартным индуктивным и датчиком большогодиапазона.Толщину пленки измеряли на профилографе по величине уступа (Рис. 3.10),82получающегося в результате перехода от поверхности детали без покрытия, т. е.экранированной части поверхности подложки во время напыления, на частьдетали с нанесенным покрытием. Точность измерения составляла 0,5 мкм. Судовлетворительной точностью таким способом можно было измерять толщиныпленок свыше 1 мкм.а)б)Рис. 3.8. Общий вид профилографа Form Talysurf 420 PGI (а) и мотопривод сдатчиком (б)Рис. 3.9.

Замер толщины покрытия на образце из опыта №4683Рис. 3.10. Пример обработки данных в окне программного обеспеченияпрофилографа3.3. Экспериментальные образцыДля проведения экспериментальных исследований в качестве основноговарианта подложек применяли плоские образцы из керамики, кварцевого стекламарки КУ-1 (в том числе, содержащие выступы и впадины), поликора, ситалла,алюминиевых сплавов, коррозионно-стойких и конструкционных сталей типа12Х18Н10. Кроме того, применяли образцы цилиндрической, сферической исложной пространственной формы.

Плюс ко всему, часть исследованийпроводилось на реальных деталях, которые применяются в конструкции приборови аппаратуры.Образцыизкварцевогостеклаиполикорапредставляютсобойполированные с двух сторон плоскопараллельные пластины круглой и квадратнойконфигурации (Рис. 3.11, а, б, в). На данных образцах отрабатывали режимы иконструктивные элементы, аналогичные по конструкции пластине МА (Рис. 1.6), атакже резистивное токопроводящее покрытие, предусмотренное в конструкцииТНЭ и подвеса МА. Дополнительно на образцах из керамики (Рис.