Пристрій для нанесення покриттів у вакуумі

1. Пристрій для нанесення покриттів у вакуумі, що містить корпус, два випарники, кожний з яких жорстко закріплений до двох штанг, одна з яких з'єднана з корпусом, а друга - з індивідуальним джерелом напруги, рухомі захисні заслони, розміщені між випарниками та нагрівником прямокутної Г-подібної форми, прикріпленим до штанги, з'єднаної з корпусом через керамічну пластину, виконаним з нержавіючої сталі з вифрезерованою з одного боку площиною, вольфрамовими спіральними елементами в ізоляційних керамічних труб U 2 (19) 1 3 Недоліком даного пристрою є те, що він не дає змоги за один цикл вакуумування наносити різні матеріали покриття в просторово розділені точки однієї сторони підкладки. Найближчим за технічною сутністю до запропонованого пристрою - прототипу є пристрій для нанесення покриттів у вакуумі [Пост вакуумный универсальный ВУП-5. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2.950.122 ТО], до складу якого входять два випарники із захисними заслонами та нагрівник. Кожний з випарників, закріплений жорстко до двох штанг, одна з них з'єднана з корпусом, а до іншої підведено індивідуально напругу розжарення. Захисні рухомі заслони, які розміщуються кожна між своїм випарником та нагрівником, жорстко закріплені до шестерні, виконаної у вигляді півкільця, приводяться у рух за допомогою виведеної через сальникове ущільнення ручки. Нагрівник жорстко закріплений до штанги, яка з'єднана з корпусом. До нагрівника з однієї сторони підведений нагрівний елемент та термопара, а до протилежної закріплений зразок з трафаретом відповідної форми, в якому зроблений отвір, через який відбувається нанесення покриття на поверхню. Нанесення покриттів проводиться у вакуумі подачею напруги на відповідний випарник. При досягненні необхідного режиму випаровування, на час нанесення покриття, механічно відкривається відповідна заслона. Недоліком даного пристрою є те, що даний пристрій дозволяє за один цикл вакуумування наносити покриття одне на інше різними матеріалами (покриття типу сандвіч) на одну сторону зразка і не дає змоги наносити різні матеріали покриття в просторово розділені точки однієї сторони зразка. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити пристрій для нанесення покриттів у вакуумі шляхом зміни конструкції нагрівника, що дасть змогу отримати просторово розділені покриття різними металами на одній поверхні зразка за один цикл вакуумування, що у свою чергу прискорює процес отримання готового виробу. Поставлена задача вирішується так, що у пристрої для нанесення покриттів у вакуумі, що містить корпус, два випарники, кожний з яких жорстко закріплений до двох штанг, одна з яких з'єднана з корпусом, а друга - з індивідуальним джерелом напруги, рухомі захисні заслони, розміщені між випарниками та нагрівником прямокутної Гподібної форми, прикріпленим до штанги, з'єднаної з корпусом через керамічну пластину, виконаним з нержавіючої сталі з вифрезерованою з одного боку площиною, вольфрамовими спіральними елементами в ізоляційних керамічних трубках, вмонтованими у наскрізні поздовжні отвори, термопарою, вмонтованою у керамічну арматуру у корпусі нагрівника поблизу зразка, а зразок, затиснений мідною рухомою по вифрезерованій площині пластиною, зафіксованою до нього болтами, у нагрівник додатково сведении рухомий по напрямних трафарет з отворами, який з однієї сторони прикріплений пружиною до нагрівника, а з протилежної зафіксований замком. При цьому отвори трафарету розміщені так, що у першому фіксованому положенні трафарету одні з них відкривають 58771 4 ділянки зразка для напилення першим матеріалом, а у другому фіксованому положенні інші - для напилення другим матеріалом. Замок складається з керамічного циліндра з гачком, за який зачеплена дротина, один кінець якої приєднаний до нагрівника, а інший - до ізольованого від корпусу електрода, для підведення струму переплавлення дротини. З літературних джерел невідоме використання як замка для переміщення трафаретів з одного положення в інше переплавлення дротини електричним струмом, що в залежності від конфігурації отворів на трафареті, дозволяє за один цикл вакуумування наносити покриття різними матеріалами на одній стороні зразка як просторово розділених точок поверхні, так і проводити напилення в окремих точках одного матеріалу на інший, що підтверджує отримання передбачуваного технічного результату. Фіг.1 - нагрівник, вид знизу; Фіг.2 - переріз А-А; Фіг.3 - переріз Б-Б. Пристрій змонтований у робочому об'ємі, створеному ковпаком та основою. Зразок 1, наприклад напівпровідниковий кристал кремнію, кріпиться до нагрівника затисканням рухомою пластиною 2 до Г-подібного виступу у металевій пластині 3 болтами 4. Підігрів нагрівника здійснюється вольфрамовим нагрівним елементом 5, поміщеним у керамічні трубки 6. Контроль за температурою нагрівника здійснюється термопарою (на рисунках не показано). Спочатку трафарет 7, з топкої металевої пластини, переміщенням у напрямних 8 встановлюється навпроти зразка 1 так, щоб отвори 9 відкрили місця для напилення металу одного типу (наприклад для напилення омічних контактів на кремній використовується алюміній). У цьому положенні трафарет фіксується з одного боку пружиною 10, прикріпленою до корпусу, а з іншого - замком, який складається з керамічного циліндра 11 з гачком 12, за який зачеплена металева дротина 13 (па фіг.2, 3 її діаметр показано у збільшеному масштабі), яка одним кінцем прикріплена до нагрівника болтом 14 у отворі деталі 15, а іншим кінцем затиснута болтом 16 до електрода 17, з'єднаного з джерелом струму провідником 18. Електрод 17 ізольований від корпусу керамічною трубкою 19, закріпленою у корпусі електрода 20. Пластина 21 створює екран розпилюванню металу при переплавленні дротини і запобігає випаданню керамічного циліндра 11 після переплавлення дротини 13. Нанесення покриттів на зразок здійснюється у такій послідовності: розпилюваний матеріал (наприклад, алюміній) поміщають на один з розпилювачів, а на другий розпилювач поміщають матеріал для створення бар'єрного контакту (наприклад, для кремнію - вісмут). У робочому об'ємі створюють вакуум; зразок 1 прогрівають до температури очистки поверхонь (для кремнію - + 623 К); встановлюють температуру зразка, необхідну для одержання якісного покриття (при нанесенні алюмінію на кремній - +573 К); заслони випарників вводять між нагрівником та розпилювачами. Розпилювач з першим матеріалом (алюмінієм) нагрівають до 5 розплавлення розпилюваного матеріалу; відкривають заслон між першим випарником і нагрівником, випаровуванням матеріалу з розпилювача на зразок через отвори 9 здійснюється нанесення покриття першого матеріалу (алюмінію). Після цього заслон першого випарника закривається, зразок витримують (для кращої адгезії) при температурі 573 К протягом 5 хвилин. На нагрівнику встановлюється температура 293 К, через дротину 13 пропускається струм достатній для її переплавлення (для мідної дротини діаметром 0,2 мм цей струм лежить в межах 10-12 А), замок відкривається і під дією пружини 10 трафарет 7 переміщається у друге фіксоване положення, яке визначається формою напрямних трафарету 8. У цьому положенні трафарету проти місць на зразку, куди 58771 6 необхідно провести напилення другого матеріалу (вісмуту) встановлюються відповідні отвори (на фіг.2 отвір 22). Встановлюють температуру зразка, необхідну для одержання якісного покриття другим матеріалом (при нанесенні вісмуту на кремній +293 К); проводять напилення другого матеріалу (вісмуту) у послідовності, описаній вище. При необхідності, роблять додаткову термообробку зразка. Використання пристрою дозволяє за один цикл вакуумування наносити покриття різними матеріалами на одній стороні зразка як просторово розділених точок поверхні, так і проводити напилення в окремих точках одного матеріалу на інший, що підтверджує отримання передбачуваного технічного результату. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 58771 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601