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接地：正确接地的实践指导
不当的接地会为你的生产营运和人员带来危险。可能的后果包括与邻近电力系统（例如您办公室的供电电路）互相干扰。很多的实例这样干扰会造成顶灯的闪烁。同样，不当的接地会为电磁干扰 (EMI) 和错误的仪表读数这类现象埋下伏笔，这些现象能够对您的工艺和涂膜质量产生消极影响。最值得注意的是，不当的接地会使人员处于电击的危险之中。不当接地拥有如此多的潜在威胁，因此熟知正确的接地措施至关重要。
《2008年第一季度 Sputter Spotlight®》为您真空加工操作中电力系统（包括电源）的正确接地提供了直接、实用的建议。这些原则、图片、图表和说明提供您可用来提高系统性能和工厂安全的措施。
请注意，接地是十分复杂的课题。这里的信息旨在提供一些基本原则和指导，而不是详细的讨论。请联系 Doug 来为您解答特殊情况。
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接地必须依照当地规定。在您的系统中进行操作之前，请参照您所在地的适用标准，并采取所有必须的安全防范措施。不当的接地会为人员和设备造成严重危害。
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一般原则
当使用铜带接地时，确保铜带有足够的宽度。
高频功率和交流电低频功率只在铜带表面传输，这是我们通常所称的“趋肤效应(skin effect)”。因此，你的接地铜带应该拥有尽可能大的表面面积。图1展示了一个有建议宽度的接地铜带。
其它可能用于接地的材料包括绞合线和扁平编织金属线。选择哪种材料应根据您特殊的设备/系统需求而定。请联系 Doug 来为您解答特殊情况。
图1 一个拥有建议宽度的接地铜带
卷曲和焊接您的接地材料。
仅仅使输出电缆卷曲是不够的，因为铜会氧化。如果没有同时进行卷曲和焊接，这种氧化会使危及您的接地，并最终可能导致接地完全损坏。图2展示了一个卷曲并焊接成环型接线片的扁平编织线，在直流电源上安全的连接到接地螺栓。.
实施金属到金属的接地。
不要在接地两头间包含涂层或任何其它绝缘材料。或者连接到一个无涂层的表面（图2），或在涂层之前接地（图3），或者在接地到金属梁、金属棒或金属管时，先清除涂膜或其它绝缘涂层（图4）。请注意，在正确的接地中覆上涂层可以帮助防止氧化，从而保护接地。
图2 无涂层表面的接地
图3涂层之前的金属梁接地
图4 清除金属梁上的涂层之后进行的接地
牢记对电源底座进行接地。
这项特殊接地经常会被忽视或者被视为没有必要。但是，这对于您的电源来说永远都是一个重要的连接。
在电源底部对接地进行正确的安装。
图5展示了一个正确装配的电源接地。扁平编织金属线一端和电源底座之间的星形垫圈可抗氧化，从而帮助维持长期接地。
图5 Pinnacle® 底座正确接地装配的全貌图
在两端将您的交流电源的输出电缆接地。
由于工业溅射应用需使用大功率，因此在一端接地是不够的。一定长度的电缆拥有一定的电阻，这可能会在未接地的一端产生大量的电压，使设备和人员处于危险之中。
从真空室到电源最终到整栋建筑的接地。
这可以确保您的系统接地在地面一端的安全。地面接地比参考接地效率更高，可极大地帮助防止电磁干扰、噪音、电击伤人以及其它所有与不当接地相关的其它问题。上面的图5展示了一个从电源连接到真空室的扁平编织线接地电缆。以下的图6和图7展示了一个连接房间和电源的扁平铜带。
图6 从电源连接到真空室的接地扁平铜线
图7 从真空室连接到电源的接地铜带
系统接地
良好的系统接地从您的建筑的最基础部分开始。下面的图片之中展示了一个正确接地的房间内工业涂装系统，该房间在建造过程中考虑到了接地。接地线、接地棒以及其它结构的构件使得该镀膜机能够正确地接地。
图8工业涂装操作的系统与工厂正确接地
图9 镀膜机低频电源和阴极之间电源线正确接地的详细图解。电源输出线被一个两端都自行接地的接地屏蔽环绕着。
下列图片展示了一家将安装工业涂装系统兴建之中的工厂。目前阶段，我们能够清楚地看到内置硬件。一旦该系统安装完成并投入运行，该内置硬件将能够支持正确接地。
图10 与墙体支持之间的正确接地连接
图11 连接室内接地线和室内墙角接地棒的电缆
图12和13 室内接地线与墙内钢筋的连接
图14和15 正确的扭线连接
咨询 Doug!
您的溅镀制程令您不甚满意吗？
AE 的高级现场应用工程师 Doug Pelleymounter, A拥有超过33年处理各种具有挑战性应用问题的实际操作经验。在本专栏中，Doug 将为您解答一些应用难题。请将您的问题或评论提交至 sputtering@aei.com。
- 我正在设置一项工艺，现在想咨询一个与射频 (RF) 电源有关的问题。采用电压或功率模式操作工艺的优缺点分别有哪些？采用固定功率或固定电压模式操作工艺能获得相同的薄膜属性吗？
- 我们将采用单磁控阴极对二氧化钛薄膜的光学应用进行研究。靶材将是使用脉冲直流电电源的二氧化钛。基材最高将加热至摄氏350度，我们将使用氧气和氩作为加工气体。请为我们推荐一个脉冲直流电源和最佳的工艺参数，以便获得一个很好的密集型薄膜以及很高的沉积速率。二氧化钛能达到的最高沉积速率是多少？二氧化硅呢？
- 我的真空室内没有足够的空间供我在双靶磁控系统中使用直流电。能有合适的替代方法吗？
- 我听说射频/直流电的配置非常复杂。需要防止的主要隐患有哪些？
- 我正在设置一项工艺，现在想咨询一个与射频 (RF) 电源有关的问题。采用电压或功率模式操作工艺的优缺点分别有哪些？采用固定功率或固定电压模式操作工艺能获得相同的薄膜属性吗？——匿名
回答： 我个人认为你应该采用功率控制模式操作电源。电源将能够“看到”负载，并根据情况调节电压和电流，因此两者都有空间来应对工艺中的任何异常情况。如果采用电压控制模式操作电源，它将根据情况调节功率和电流。如果你能够严格控制负载，这当然很好。但是如果负载稍有变化，那么功率和电流也将发生变化，因此工艺很容易就会偏离规格。祝你好运！
- 我们将采用单磁控阴极对二氧化钛薄膜的光学应用进行研究。靶材将是使用脉冲直流电电源的二氧化钛。基材最高将加热至摄氏350度，我们将使用氧气和氩作为加工气体。请为我们推荐一个脉冲直流电源和最佳的工艺参数，以便获得一个很好的密集型薄膜以及很高的沉积速率。二氧化钛能达到的最高沉积速率是多少？二氧化硅呢？——Atul Nagras
回答：我建议使用 Pinnacle® Plus 直流电/脉冲直流电源。AE 提供 5kW 和 10kW 两个版本。你选择的版本将取决于靶材的大小。我的一般原则是最多 100W/平方英寸，性能很好的冷却顶板则相对较少，为 70W/平方英寸。这是针对持续操作而言的。
全氧化物模式下的二氧化钛沉积是相当慢的。速率将取决于你真空室内的众多因素：靶材和基材间的距离、压强、磁场强度等等——你知道这里面的原因。二氧化钛的最高速率估计为3至5埃/秒。如果二氧化硅将使用相同的电源，那么最高速率很可能会达到5至8埃/秒。
了解溅射速度所涉及因素的更多信息请参阅《2007年第一季度 Sputter Spotlight》新闻中的《我能实现的溅射速度是多少？》以及2007年第三季度中的《我如何才能够优化溅射速度？》。欢迎发送电邮至 sputtering@aei.com 联系我咨询更多建议。
- 我的真空室内没有足够的空间供我在双靶磁控系统中使用直流电。能有合适的替代方法吗？
回答：RAS 或射频/直流电。我并不建议在这种情况下采用 RAS，因为它需要在真空室内钻孔来增加高压阳极，这是非常复杂且浪费劳力的。而射频/直流电则比 RAS 更加容易设置，需要的空间也比普通的直流电少，因为只需一个阴极。从节约成本方面考虑，两者各有千秋。首先射频/直流电更昂贵，因为你必须购买两个电源（一个射频电源以及一个直流电源或脉冲直流电电源），但是你在耗材方面却能够有所节约，因为你只需购买一个阴极。
- 我听说射频/直流电的配置非常复杂。需要防止的主要隐患有哪些？
回答：合适的电弧控制装置对射频/直流电的成功使用非常关键，因为两种不同的电源将同时工作。
与射频电源相比，直流电或脉冲直流电电源能够更精确地识别电弧并作出反应。因此，你的直流电源必须要能够控制你的射频电源，在电弧出现时切断直流电和射频电源。一旦电弧消失了，它还必须能够迅速重新打开电源。目前市场上的直流电源在这方面存在着差异。一些不提供任何内置直流电/射频控制途径，而其他的则提供强有力的控制。例如，Arc-Sync™ 技术使 Pinnacle® Plus+ 直流电源能够轻松有效地控制连接Cesar® 射频电源，便于电弧的处理。
安装射频/直流电时，还要注意其他一些问题，例如电缆架设和过滤器/并合器的使用等。欲知详情，请参阅我们的《射频/直流电工艺中的电弧处理》应用说明。