随着我国国民经济的发展,真空镀膜设备在工业中的应用越来越广,各领域的不同需求对真空镀膜设备的设计提出了越来越严格的要求。虽然近年来我国真空镀膜设备的设计和制造水平有了长足的进步,但是总体来说,国内真空镀膜设备的整体设计能力和生产水平不高,在品种和质量上难以参与国际市场的竞争。因此,加强高性能真空镀膜设备的设计开发工作,已是势在必行。
在20世纪80年代以前,真空镀膜设备的设计以理论分析和模型实验为主要方法。研究者采用理论公式近似解决在真空镀膜设备设计中遇到的问题。例如磁场分析问题,由于边界结构复杂,难以用理论公式表述,只能把实际边界简化,用近似理论公式表述,得到的近似结果,提供设计参考。在此基础上,把永磁体制作成实物模型,经过实验检验后,才能用到磁控溅射镀膜机上,在此过程中不得不留有很大工程裕量,因此,从设计到生产,周期长、费用高、风险大。计算机技术的发展,使数值分析手段被引入到磁控溅射镀膜机及相关部件的设计中。利用计算机软件对磁控溅射阴极靶、离子源、真空室体、加热器等磁控溅射镀膜机的重要部件进行模拟仿真,不仅大大提高了磁控溅射镀膜机的设计和制造水平,而且也是真空镀膜设备设计方法的一次重要突破。在这个阶段,国外相关的真空镀膜设备研发机构和公司形成了用于真空镀膜设备及相关器件设计的若干成熟的计算机软件。从功能上讲,这些软件分为电磁场分析软件、磁控溅射与沉积行为分析软件、热场分析软件、机构动力学分析软件和荷电粒子动力学分析软件。这些软件用于电磁场、温度场、气体分布压力场、真空室体的设计分析,为真空镀膜设备及有关器件的设计和制造发挥了积极作用。
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