Технологическое обеспечение равномерности покрытий для деталей гироскопических приборов на установках магнетронного напыления (1026305), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

1.15) описано впатенте JPH03253568 [55]. Отличие этой установки состоит в том, что вместомножестваV-образныхмагнетроновиспользуетсяпарамагнетронов,расположенных в одной или в разных стенках вакуумной камеры.Форма толщины покрытия зависит как от параметров и вращения барабана– держателя подложек, так и режимов напыления (Рис. 1.16).

Используяразличныережимы,можнополучатьразличныеформыраспределениянапыленного слоя: плоскую (Рис. 1.16, а), выпуклую (Рис. 1.16, б), вогнутую(Рис. 1.17, в).Устройство, описанное в патенте CA2214546A1 [56], также предполагаетвращение подложек на многогранном барабане (Рис. 1.17).Рис. 1.12. Схема установки магнетронного напыления согласно US686378532Рис.

1.13. Барабан-держатель подложек согласно US6863785а)б)в)Рис. 1.14. Напыление подложки в первом (а) и во втором (б) положении карусели,и распределение толщины покрытия (в), согласно US6863785Рис. 1.15. Схема установки магнетронного напыления согласно JPH03253568а)б)в)Рис. 1.16. Формы слоя нанесенного покрытия при использовании различныхрежимов нанесения согласно JPH0325356833Рис. 1.17.

Схема установки магнетронного напыления согласно CA2214546A1Данная установка позволяет наносить сложные слои при распылении мишеней изразличных материалов, однако предполагаемый метод контроля толщинынанесенного покрытия позволяет применить эту установку для нанесения толькооптически прозрачных покрытий.Устройство, описанное в патенте US2010/0294658 [57], содержит набормишеней, расположенных на стенке цилиндрического держателя мишеней, иконцентрично расположенного относительно него держателя подложек (Рис.1.18). Устройство предполагает два привода: один может вращать держательподложек, второй – держатель мишеней вокруг их общей оси. Предполагается,что такое двойное вращение позволит обеспечить лучшую равномерностьнанесения покрытия, однако очевидна крайняя нетехнологичность вводавращательного движения для вращения мишеней.Устройство, описанное в патенте JPH04173971 [58], предполагает одновращательное движение карусели сдержателями подложек (Рис.

1.19).Равномерность толщины нанесенного покрытия при отсутствии необходимостивращения подложек вокруг собственных осей предложено достичь благодаряиспользованиюнесколькихмагнетронныхраспылительныхсистем,расположенных под различными углами к стенкам вакуумной камеры.Устройство, описанное в патенте RU2450086 [59], предполагает вращениеподложки при ее напылении (Рис.

1.20). Поскольку габаритные размерынапыляемой детали малы по сравнению с радиусом вращения карусели, на34которой закреплена подложка, то в процессе напыления подложка проходитпрактически параллельно плоскости мишени, что позволяет обеспечить болеепостоянную скорость напыления во всех точках подложки. Использованиенесколькихтиповмишенейпозволяетнаноситьмногокомпонентныенанокомпозитные покрытия.Устройство, описанное в патенте RU2308538 [60], использует карусельныймеханизм с планетарным вращением подложек, выполненный по схеме снеподвижным центральным зубчатым колесом и вращающимися шестернями, спередаточным отношением не менее 4-х.Рис.

1.18. Схема установки магнетронного напыления согласно US2010/0294658Рис. 1.19. Схема установки магнетронного напыления согласно JPH0417397135Рис. 1.20. Схема установки магнетронного напыления согласно RU2450086Рис. 1.21. Схема установки магнетронного напыления согласно RU2308538Рис. 1.22.

Внешний вид малогабаритной установки «Луч-013»36а)б)Рис. 1.23. Внешний вид (а) и схема (б) вакуумной установки магнетронногонанесения металлических и диэлектрических слоёв «Магна ТМ-200-01»В центре карусельного механизма находятся прямоугольные магнетронныераспылительные системы, расположенные «спина к спине» (Рис. 1.21).Использование двойного – планетарного – движения обеспечивает лучшуюравномерность распределения толщины покрытия. Однако схема карусельногомеханизманеследовательно,предполагаетневозможнорегулированиеоптимизироватьпередаточногоотношения,кинематическиепараметрыустановки для различных материалов мишеней.Магнетронная установка «Луч-013» (Рис. 1.22) производства ФГУП «НИИНПО «Луч» [52] содержит два магнетрона круглой формы, оси которыхрасположенысоответственногоризонтальноивертикально.Подложкуукладывают напыляемой поверхностью вверх в нижней части вакуумной камеры.Очевидно, что равномерность толщины наносимого покрытия при такой схемеобеспечена быть не может, даже, несмотря на наличие в нижней части камерывращающейся платформы, на которую и укладывают подложку.Примерно аналогична схема конструктивного устройства вакуумнойустановки для нанесения металлических и диэлектрических нанопленок модели«МАГНА ТМ-200-01» (Рис.

1.23, б) производства НИИТМ [53]. Для повышенияравномерностинаносимыхпокрытийконструкцияэтойустановкипредусматривает применение мультикатодного магнетронного распылительного37устройства,представляющегособойтримагнетронакруглойформы,располагаемых в едином корпусе таким образом, что их оси образуют друг сдругом пространственные углы. При этом магнетронам придают вращениеотносительно центральной оси единого корпуса. Понятно, что такая схеманапылениясущественноповышаетравномерностьтолщинынаносимогопокрытия.Рис.

1.24. Внешний вид (а) и внутренняя компоновка (б) вакуумнотехнологической установки для магнетронного, термического и ионно-лучевогонапыления «Caroline D12А1»Рис. 1.25. Внешний вид установки для магнетронного напыления LeyboldOptics «SYRUSpro»38Другой способ повышения равномерности толщины покрытия на подложкереализован в конструкции установки «Caroline D12A1» (Рис.

1.24) производствафирмы «ЭСТО-Вакуум» [63]. Здесь подложки расположены напыляемойповерхностью вниз в верхней части камеры. Особенностью конструкции являетсято, что групповой подложкодержатель совершает вращательное движение вокругоси, расположенной на значительном расстоянии от магнетрона, и, такимобразом, подложка движется по окружности, радиус которой намного большеразмера магнетрона.

Сам магнетрон может быть при этом как круглой, так ипродолговатой формы. Ещё одним достоинством данной установки являетсяналичие специального устройства поворота подложки на 180° относительно своейоси, применяемое при двустороннем нанесении покрытия.Наибольшую равномерность толщины покрытия, по нашему мнению,обеспечивает схема конструктивного устройства, реализованная в установкахпроизводства фирмы «Leybold Optics» [64], предназначенных для полученияпрецизионных оптических покрытий (Рис.

1.25). Здесь магнетрон расположен внижней части камеры, а подложки размещают в верхней части (под куполом)камеры напыляемой поверхностью вниз в подложкодержателях планетарнокупольного типа с двойным пространственным вращением подложек. Этиустановки применяют для нанесения на оптические детали многослойных – счислом слоев до трехсот – оптических покрытий. Соответственно кинематическаясложность подобных установок для нанесения покрытий, характерных дляточного приборостроения, представляется избыточной.1.6.

Выводы по главе 11. Анализтехнологическойлитературныхисточников,документациипоказал,отраслевойчтоконструкторско-эксплуатационныесвойствагироскопических приборов во многом определяются качеством изготовлениядеталей с функциональными покрытиями.2. Анализ состояния разработок ВОГ показывает, что одним из важнейшегоусловияобеспеченияихэксплуатационныххарактеристикявляетсятермостабилизация основных конструктивных элементов. В настоящее время39конструктивное устройство ВОГ в целом проработано. Однако необходимаразработкатехнологическогообеспеченияпроизводстватонкопленочныхэлектронагревателей для системы термостабилизации.3. Необходимость минимизации возникновения момента тяжения упругогоподвеса обуславливает разработку многочисленных конструкций маятниковыхакселерометров.

Основной деталью конструкции МА является кварцеваяпластина, конфигурация и принцип работы которой постоянно совершенствуются.При этом функциональное назначение пластины МА может быть реализованолишь при решении задач создания тонкопленочных покрытий [65].4. Минимизация массогабаритных характеристик ВОГ обеспечиваетсяприменением конструкции электронагревательного элемента в виде резистивногопокрытия на диэлектрическом основании. Химический и электрохимическийспособы создания такого покрытия, применяемые в настоящее время, необеспечивают требуемой стабильности характеристик ТНЭ.5. Наиболее актуальная конструкция чувствительного элемента МА – этокруглая кварцевая пластина толщиной менее 0,5 мм, содержащая выступы ивпадины на обеих плоскостях.

Характеристики

Список файлов диссертации