МАГНЕТРОННАЯ УСТАНОВКА ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЛЕНТЫ С КАТОДНЫМ ПОКРЫТИЕМ ДЛЯ ЛИТИЙ-ИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА

Полезная модель относится к установке по производству ленты с катодным покрытием для литий-ионных источников тока, при этом установка может работать непрерывно в течение длительных промежутков времени.
Известно устройство обработки изделий электронной техники (патент Японии N 61-31590, кл. H01J 37/20), содержащее камеру для ионной имплантации, внутри которой вращается плоский диск, расположенный перпендикулярно ионному лучу и перемещающийся возвратно-поступательно в радиальном направлении. Ионный луч бомбардирует поверхность нескольких пластин, расположенных вдоль одной полуокружности диска. Камера состоит из основания и крышки, которые могут приостанавливать вращение диска. Над поверхностью диска расположен другой диск, ось которого совпадает с осью этого диска и выступает наружу через крышку. Ось герметично установлена на крышке и имеет возможность вращения и возвратно-поступательного перемещения в радиальном направлении. В процессе ионной имплантации один диск прижимается к другому и осуществляется одновременное вращение и возвратно-поступательное перемещение обоих дисков. По окончании процесса ионной имплантации диск задерживается основанием, крышка удаляется от основания и между дисками образуется зазор, через который осуществляется замена пластин.
Однако в данном устройстве не обеспечивается достаточный уровень качества обрабатываемых изделий из-за приносимой дефектности на пластине от кинематических пар трений узлов и механизмов.
В качестве прототипа выбрана установка для напыления пленок (п. РФ №94025311, C23C 14/35, опубл. 27.04.1996), содержащая вакуумную камеру, магнетронную систему с магнитным блоком и катодом-мишенью и анодом. Магнетронная распылительная система дополнительно содержит второй катод-мишень и анод, расположенные с противоположной стороны магнитного блока, при этом величина зазоров между магнитным блоком и катодами-мишенями определена из условия равенства магнитных потоков на обеих поверхностях катодов-мишеней и магнетронная система расположена вертикально в верхней части вакуумной камеры с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости вакуумной камеры.
Данное устройство, как и предыдущее решение, не имеет возможности нанесения покрытия на ленту, намотанную на лентопротяжный механизм.
Задачей данной полезной модели является создание устройства нанесения равномерного покрытия на непрерывно перемещающуюся ленту с возможностью последующего изъятия этой ленты без повреждений из данного устройства.
Задача решается тем, что магнетронная установка по производству ленты с катодным покрытием для литий-ионных источников тока содержит вакуумную камеру и магнетроны, соединенные с блоком питания. Установка содержит откачные средства, систему газонапуска, систему управления, систему транспортировки ленты, представляющую собой две кассеты с лентопротяжным механизмом, в вакуумной камере с каждой стороны ленты установлены сканер измерения толщины покрытия, подсоединенные к контролеру, тигель с рабочей смесью и магнетрон, установка снабжена вакуумно-технологическим блоком и газовым постом. Кассеты с лентопротяжным механизмом, сканеры измерения толщины покрытия и тигели с рабочей смесью могут быть размещены в блоке технологической оснастки, который имеет возможность изъятия из вакуумной камеры. Вакуумно-технологический блок содержит масс-спектрометр, квадрупольный масс-спектрометр, турбомолекулярный насос и эжекторный насос, соединенные с вакуумной камерой через вентили регулирующие, вакуумметр. Газовый пост содержит газовые баллоны, каждый из которых соединен с вакуумной камерой через редукторы и регуляторы газовые.
Предложенная установка позволит наносить равномерное покрытие на непрерывно перемещающуюся ленту с возможностью контроля толщины и равномерности покрытия и последующего изъятия этой ленты без повреждений из данного устройства.
На фиг. изображена магнетронная установка по производству ленты с катодным покрытием для литий-ионных источников тока, где 1 - вакуумная камера со шлюзовым отсеком, 2 - блок технологической оснастки, 3 - магнетроны, 4 - блоки питания, 5 - лентопротяжный механизм, 6 - тигели с рабочей смесью, 7 - сканеры измерения толщины покрытия, 8 - вакуумно-технологический блок, 9 - масс-спектрометр, 10 - квадрупольный масс-спектрометр, 11 - турбомолекулярный насос, 12 - эжектроный насос, 13 - газовый пост, 14 - баллоны с газом, 15 - регуляторы газовые, 16 - вентили регулируемые, 17 - вакууметр, 18 - редуторы газовые.
Установка работает следующим образом.
Магнетронная установка по производству ленты с катодным покрытием для литий-ионных источников тока содержит вакуумную камеру 1, два магнетрона 3, тигели с рабочей смесью 6, расположенные с двух сторон ленты. Установка использует разряд с постоянным током и (или) ВЧ-разряд для магнетронного напыления, электронно-лучевой источник (ЭЛИ) с 2-мя тиглями по 3 куб.см, рассчитанный на работу с блоком питания 4 мощностью 3 кВт (или ЭЛИ большего размера).
Рабочая смесь за счет магнетронов 3 с двух сторон наносится на поверхность ленты, которая перекручивается из одной кассеты в другую через лентопротяжный механизм 5. Процесс нанесения контролируется имеющими возможность перемещения вдоль ленты сканерами измерения толщины покрытия 7. После нанесения покрытия блок технологической оснастки 2, содержащий кассеты с лентопротяжным механизмом 5, сканеры измерения толщины покрытия 7, подсоединенные к контролеру (на фиг. не показан), и тигели с рабочей смесью 6, изымается из вакуумной камеры. Сканеры измерения толщины покрытия 7, подсоединенные к контролеру, отображают скорость напыления и толщину пленки, управляет процессом напыления. Программа для выставления параметров, программирования процессов и обработки данных, заметно облегчит работу оператора. Измеритель толщины позволяет запомнить до 25 процессов, состоящих из 250 слоев и 25 материалов. После программирования технологом режимов напыления оператору только остается выбрать и запустить требуемый процесс напыления.
Вакуумно-технологический блок 8 содержит масс-спектрометр 9, квадрупольный масс-спектрометр 10, турбомолекулярный насос 11 и эжекторный насос 12, соединенные с вакуумной камерой 1 через вентили регулирующие 16, вакуумметр 17.
Газовый пост 13 состоит из соединенных трубопроводами баллонов с газом 14 (в одном может быть аргон, в другом - азот), каждый из которых через редуктор газовый 18 и регуляторы газа 15 соединен с вакуумной камерой 1.
Автоматическое управление от компьютера (на фиг. не показан) позволяет запрограммировать все этапы работы распылительной установки, включая процесс откачки, напуска газа, напыления, вентилирования камеры после откачки и т.д.
Предложенная полезная модель может использоваться в различных отраслях техники, где требуется получение высококачественных покрытий с высокими адгезионными и функциональными характеристиками.