Способ нанесения металлических покрытий

 

Область использования, в технологии нанесения металлических покрытий на подложки из стекла, керамики, кварца, кремния , а также для изготовления лазерной оптики. Цель изобретения: увеличение адгезии покрытий, повышение лучевой и механической стойкости покрытия. Сущность изобретения: диэлектрическую подложку предварительно имплантируют ионами металла дозой Ю16 - Ю18 ион/см2, а затем напыляют металлическое покрытие

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)S С 23 С 14/48

ГОСУДА P СТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. \

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

4 (21) 4852219/21 (22) 16.07.90 (46) 07.07.93. Бюл. М 25 (71) Институт сильноточной электроники СО

АН СССР (72) Ю. И. Бычков, О. Б. Ладыженский, В, Ф.

Лосев, Н, Г. Иванов и А. В. Янчук (73) О. Б. Ладыженский (56) Пранявичус Л., Дудонис Ю, Модификация свойств твердых тел ионными пучками.

Вильнюс, "Мокслас", 1980, с, 20-100, (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ METAËËÈ×ÅСКИХ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к способам получения стойких металлических покрытий на диэлектрических образцах и может использоваться для разработки технологий нанесения металлических покрытий на изделия из стекла, кварца, керамики, кремния и т.п., изготовления лазерной оптики с повышенной лучевой и механической стойкостью.

Цель изобретения — увеличение адгезии покрытий и получение отражающих покрытий с высокой лучевой стойкостью, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе нанесения металлических покрытий на диэлектрические подложки, заключающемся в напылении металлической пленки на диэлектрическую подложку и ионной имплантации, перед напылением металлической пленки проводят имплантацию подложки пучком ионов металла дозой 10 — 1017 ион/см2.

„„ Ы „„1826995 АЗ (57) Область использования; в технологии нанесения металлических покрытий на подложки из стекла, керамики, кварца, кремния, а также для изготовления лазерной оптики. Цель изобретения: увеличение адгезии покрытий, повышение лучевой и механической стойкости покрытия. Сущность изобретения; диэлектрическую подложку предварительно имплантируют ионами металла дозой 10 — 10 ион/см, а затем напыляют металлическое покрытие, Формирование металлического покрытия происходит следующим образом. При имплантации диэлектрической подложки ионами металла указанными дозами на ее поверхности образуются металлические центры конденсации с высокой адгезией к F00 подложке. Вокруг них при последующем на-,К) пылении металла концентрируются напыля- (Ь емые частицы, формируя конгломераты с0 частиц, а затем и сплошную металлическую ) пленку. При достижении дозы (10 — 1017 (Л ион/см ) имплантированных ионов металла на поверхности подложки создается необходимая концентрация центров конденсации, обеспечивающая высокую адгезию всего покрытия. Имплантация, проведенная до нанесения пленки, не нарушает оптических свойств отражающих покрытий.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что имп1826995 лантацию производят до процесса напыления и имплантируют ионы металла, а не газа. Известно техническое решение, в котором использован признак — имплантация ионов металла в диэлектрическую подложку. B данном техническом решении проявлено свойство — изменение поверхностной проводимости подложки. Свойство существенно увеличивать адгезию покрытий, проявленное в заявляемом способе, ни в одном из известных объектов, содержащих отличительный признак "имплантацию ионов металла" не выявлено, Как правило, имплантация использовалась для очистки и активации поверхности.

Предлагаемый способ был реализован на подложках из стекла, кварца, керамики для получения зеркальных покрытий из Си, AI, Ti. Предварительная имплантация подложки осуществлялась с помощью широкоапертурного источника ионов металла, Сила отоыва при дозе, превышающей

10 ион/см, ограничивалась разрывной прочностью стекла, т,е. покрытие отрывалось вместе с частью поверхности стекла.

Следует отметить, что достигаемые при дозах 10 — 10 ион/см высокие значения адгезии„сохраняются и при дозах выше 10 ион/см, в частности при дозах 5 10 ион/см, 10 ион/см . При практическом осуществлении способа такие большие дозы нецелесообразны ни с физико-технической точки зрения: дальнейший рост адгезии пленки к подложке не наблюдается; ни с экономической: увеличение дозы требует увеличения временных и энергетических затрат. При современном уровне развития источников ионов металлов для достижения дозы ионного пучка 10 ион/см требуются временные затраты 10 — 60 мин. Аналогичный эффект увеличения адгезии наблюдался при использовании ионов металлов разных групп, таких как Mg, Ti, Мо, Al, In, Zn, W и др. При имплантации же ионами углерода сила отрыва металлического покрытия уменьшалась до 5 кг/см . Покрытия, пол2 ученные данным способом, обладают коэффициентами отражения, близкими к максимальному. Для алюминиевого покрытия коэффициент отражения составил

90 Д. Испытания на лучевую стойкость по5

50 разработанного Институтом сильноточно электроники. Источник обладает следующи. ми параметрами: площадь поперечного се. чения пучка 700 см, ускоряющее г напряжение (10 — 100) кВ, средний ток пучка в импульсе 0,5 А, длительность импульса

300 — 10 с, частота срабатывания 50 Гц. По.

-6 следующее нанесение металлического покрытия осуществлялось промышленным источником ионного распыления — магратроном, Сила отрыва полученного металлического покрытия измерялась на разрывной машине модели 2166Р— 5 путем приложения к покрытию нормальных разрывных усилий.

Пример. Подложка из стекла марки К вЂ” 8 предварительно имплантировалась ионами меди с различной дозой облучения. После чего ионным распылением осуществлялось алюминиевое покрытие толщиной 1 — 10 мкм. Ниже представлена зависимость силы отрыва полученного покрытия от дозы ионного пучка: крытий проводились воздействием лазерного излучения ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов. При воздействии ультрафиолетового лазерного излучения плотностью 2 — 2,5 Дж/см алюминиевое пог крытие, нанесенное на стекло, кварц, имело лишь незначительные оптические разрушения (коэффициент отражения падал до 85—

86%), Частичные деструктивные разрушения появились при увеличении плотности энергии до 3 Дж/см, При воздействии инфракрасным лазерным излучением плотностью 60 Дж/см и длительностью 2 10 с наблюдалось деструктивное разрушение алюминиевых покрытий на стекле. Длительность полного цикла нанесения покрытия не превышает

30 — 40 мин. Сам процесс экологически безвреден, не требует ни травления, ни отжига.

Получаемое покрытие обладает высокой механической прочностью, что позволяет подвергать протирке зеркальные поверхности.

Использование заявляемого способа нанесения металлических покрытий обеспечивает следующие преимущества:

1. Увеличение адгезии более чем в 2,5 раза по сравнению с прототипом.

2. В отличие от способа-прототипа данный способ не нарушает коэффициента отражения зеркального покрытия.

1826995

Составитель Ю.Бычков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Редактор

Заказ 2330 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

3. Полученная лучевая стойкость алюминиевого покрытия, работающего в ультрафиолетовом диапазоне (2,5 Дж/см ), является рекордной в нашей стране и не уступает известным мировым аналогам.

Формула изобретения

Способ нанесения металлических покрытий, включающий напыление металлической пленки на диэлектрическую подложку и ионную имплантацию подложки, от- л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью увеличения адгеэии покрытия к подложке, увеличения лучевой стойкости отражающих

5 покрытий, ионную имплантацию осуществляют перед напылением металлической пленки ионами металла дозой 10 — 10" ион/см .