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一种基于PLC系统的具有自检测功能的溅射电缆 　　摘要：在生产过程中，大型真空溅射设备的靶材数量多，电源数量多，溅射电源和靶材之间的电缆多，并且电缆处于线盒中。然而更换靶材的周期短时间紧，工作人员难免会将溅射电源和阴极之间张冠李戴。一旦溅射电源和阴极张冠李戴就会存在一定的安全隐患，为了能提前发现此类错误而避免隐患就需要一种带自动检测功能的溅射电缆线。 　　关键词：磁控溅射；溅射电源；靶材（阴极）；PLC；人机界面 　　中图分类号：TP307 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）04-0045-02 　　1 磁控溅射的原理 　　磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。 　　磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来。 　　2 制作电缆的必要性 　　根据磁控溅射原理，在溅射过程中必须存在电场，因此为溅射提供电场的电源必不可，由于工艺要求的不同，电源的种类有很多种。如直流电源，直流脉冲电源，还有交流电源。由于不同公司的电源也不相同，因此本文仅以某公司的一种直流电源作为例子。最大输出电源功率30千瓦，开路电压800V，输出电缆的截面积50平方毫米。 　　在溅射过程中，首先将直流电源和阴极靶材之间用电缆线接好。由于靶材和设备之间是绝缘的，设备又已经有可靠的接地，所以可以直接将直流电源的正极接在设备上，阴极接在靶材的接线端子上。在生产过程中由于设备不需要移动，因而阳极可以直接一次性固定牢固。由于靶材是一种消耗品需要更换，并且电源的输出功率越高，更换靶材的时间久越短，因而电源的负极就无法一次性固定。 　　在生产过程中由于工艺要求，设备上会有多个靶材，并且是不止一种靶材。同时存在多台多种类的电源，在此情况下单个电源和单个阴极之间就没有必然的接线关系，仅仅是一种根据工艺要求和当时的实际情况建立的临时的接线关系。随着工艺要求的不同，接线方式也会随之不同。同时由于生产任务的要求，这种接线不可能浪费太多的时间，否则效率太低，因而在生产中应用了大电流连接器。大电流连接器的应用提高了接线效率，而且提高了电源的利用率，但是也增加了一定的隐患。 　　大电流连接器是一种电气插头，只需要公母接头对接即可实现电缆的连接。因而只要在靶材的接线端和电源的负极端分别接好连接器的公母接头即可随时更换电源和靶材的对应关系。由于电缆的数量多，即便标记清楚，也难免会犯张冠李戴的错误。一旦犯张冠李戴的错误，最直接的是设备无法正常生产，其次还会存在安全隐患。如果是把溅射电源的输出线接错靶材，如果不及时发现靶材可能损坏。如果是溅射电源线没有接入靶材，一旦把溅射电源开启，此时负极接线插头与设备之间存在800V电压。为了避免此类错误，因而需要一种可以自检测的溅射电缆。 　　3 自检测的溅射电缆的制作方法 　　有两点：接地可以防止溅射电缆的绝缘层被划伤或老化引起的触电。如果编织层的通电截面积足够，还可以电源的阳极使用。用于交流中频电源该层必不可少，而且安全可靠的接地；3.热缩套管，既是一种绝缘层，又使溅射电缆变成一个整体，方便在阴极端区分；4.带绝缘层的多芯导线，即编码线。该多芯导线的芯数可以根据阴极的个数而定。2导线的芯数=阴极个数+1。 　　编码线的接线方式如下：在此以D型九针插头（插头的种类可以根据编码电缆的线数决定，如D型15针脚或25针脚，等等）和IO输入类型为高电平有效为例说明。以母插头的1号脚为公共端，接入24V电源（如果IO输入是低电平有效，1号针脚接GND）。将母插头的2号至8号针脚接入已经定义好的PLC输入点。以公插头的1号针脚为公共端，2号至8号针脚对应于一个字节的低位到高位，将公插头对应的靶材编号转换成二进制编码，并将对应二进制编码中为1的针脚与1号针脚短接。通过