鍍膜機(jī)

鍍薄膜。

極限真空：8.0×10-5Pa， 基片臺(tái)尺寸Φ200mm 可鍍空間Φ300mm×H300mm 可鍍空間Φ500mm×H600mm。

一種隨工件運(yùn)動(dòng)的在位動(dòng)態(tài)監(jiān)控膜厚的真空光學(xué)鍍膜機(jī)專利目的

《一種隨工件運(yùn)動(dòng)的在位動(dòng)態(tài)監(jiān)控膜厚的真空光學(xué)鍍膜機(jī)》所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠的能在位動(dòng)態(tài)監(jiān)控膜厚的真空光學(xué)鍍膜機(jī)。

一種隨工件運(yùn)動(dòng)的在位動(dòng)態(tài)監(jiān)控膜厚的真空光學(xué)鍍膜機(jī)技術(shù)方案

《一種隨工件運(yùn)動(dòng)的在位動(dòng)態(tài)監(jiān)控膜厚的真空光學(xué)鍍膜機(jī)》通過如下技術(shù)方案解決：一種隨工件運(yùn)動(dòng)的在位動(dòng)態(tài)監(jiān)控膜厚的真空光學(xué)鍍膜機(jī)，包括爐體、轉(zhuǎn)軸、工件轉(zhuǎn)架、轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、晶振探頭和膜厚控制儀主機(jī)，所述爐體由爐壁、爐體底盤和爐體頂板組成，轉(zhuǎn)軸豎向安裝在爐體中部，上、下端分別與所述爐體頂板、爐體底盤密封安裝，轉(zhuǎn)軸上端穿出所述爐體頂板，膜厚控制儀主機(jī)位于所述爐體頂板上方安裝在所述轉(zhuǎn)軸上端，工件轉(zhuǎn)架安裝在所述轉(zhuǎn)軸上位于爐體內(nèi)部，晶振探頭安裝在所述工件轉(zhuǎn)架上，其電導(dǎo)線和信號(hào)線密封穿出所述爐體與所述膜厚控制儀主機(jī)相連，其冷卻水回路密封穿出所述爐體與連接外部供回水系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)接頭相連，轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)從爐體外部與所述轉(zhuǎn)軸相連驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述工件轉(zhuǎn)架、膜厚控制儀主機(jī)及晶振探頭隨所述轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述轉(zhuǎn)軸的上部和下部?jī)?nèi)部均有中空的腔體，所述晶振探頭的電導(dǎo)線和信號(hào)線從所述轉(zhuǎn)軸的上部的所述中空的腔體中密封穿出所述爐體，所述冷卻水回路從所述轉(zhuǎn)軸的下部的所述中空的腔體中密封穿出所述爐體，即實(shí)現(xiàn)水電的分開傳送，有利于簡(jiǎn)化2014年7月之前技術(shù)中電路、水路同處進(jìn)出混雜密集的結(jié)構(gòu)，以便提高可靠性降低故障率。

所述轉(zhuǎn)軸由從下向上依次相連的下傳動(dòng)軸、向上傳動(dòng)連接件、萬(wàn)向聯(lián)軸器、上延伸轉(zhuǎn)軸和上傳動(dòng)軸組成，所述中空的腔體位于所述下傳動(dòng)軸和上傳動(dòng)軸內(nèi)部，所述工件轉(zhuǎn)架安裝在所述下傳動(dòng)軸上，所述轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述下傳動(dòng)軸穿出所述爐體底盤的下端相連，轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)下傳動(dòng)軸和工件轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)，有利于提高工件轉(zhuǎn)架的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性且振動(dòng)小，同時(shí)利用萬(wàn)向聯(lián)軸器向上傳動(dòng)，萬(wàn)向聯(lián)軸器保證上、下傳動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)可自動(dòng)適應(yīng)上、下傳動(dòng)軸對(duì)中的偏差。

所述下傳動(dòng)軸內(nèi)部的中空的腔體靠近其上端面的一段直徑增大，為擴(kuò)大腔，所述向上傳動(dòng)連接件的底面密封地固定在所述下傳動(dòng)軸的上端面上，所述向上傳動(dòng)連接件的底面具有伸入所述擴(kuò)大腔的分隔環(huán)，所述下傳動(dòng)軸內(nèi)部的中空的腔體中設(shè)置有一根進(jìn)水管，所述進(jìn)水管外壁與所述下傳動(dòng)軸內(nèi)部的中空的腔體的內(nèi)壁之間形成環(huán)形回水道，所述進(jìn)水管的上端伸入所述分隔環(huán)內(nèi)部，其外壁與所述分隔環(huán)的內(nèi)壁之間通過動(dòng)密封結(jié)構(gòu)相連，使在所述分隔環(huán)內(nèi)部形成進(jìn)水腔，并在所述擴(kuò)大腔與所述分隔環(huán)之間形成回水腔，所述向上傳動(dòng)連接件上還開有分別與所述進(jìn)水腔和所述回水腔連通的兩個(gè)通道，并通過這兩個(gè)通道分別與所述晶振探頭的進(jìn)水管路和回水管路相連，所述進(jìn)水管的下端及所述下傳動(dòng)軸內(nèi)部的中空的腔體的下端口與所述旋轉(zhuǎn)接頭相連。

所述動(dòng)密封結(jié)構(gòu)由從上至下依次設(shè)置的壓墊、動(dòng)密封、傳動(dòng)隔圈、深溝球軸承、傳動(dòng)隔圈、動(dòng)密封、壓墊組成，該動(dòng)密封結(jié)構(gòu)上端由位于所述分隔環(huán)內(nèi)壁上的環(huán)形凸緣、下端由安裝在所述分隔環(huán)開口端內(nèi)壁的壓緊塞壓緊在所述分隔環(huán)內(nèi)部。

所述轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)和同步輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，該傳動(dòng)方式傳動(dòng)平穩(wěn)防震，有利于提高監(jiān)控的精確性和重復(fù)性。

所述膜厚控制儀主機(jī)的電源端通過銅環(huán)-碳刷機(jī)構(gòu)與外電相連，所述銅環(huán)-碳刷機(jī)構(gòu)具有三個(gè)銅環(huán)和三個(gè)碳刷，三個(gè)所述銅環(huán)圍繞所述上傳動(dòng)軸同心設(shè)置，三個(gè)所述碳刷與三個(gè)所述銅環(huán)一一相對(duì)，碳刷在其后端彈簧的彈力作用下前端抵在所述銅環(huán)上；

所述銅環(huán)安裝在所述上傳動(dòng)軸上隨上傳動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述碳刷位置固定地安裝在所述爐體頂板上方，所述膜厚控制儀主機(jī)的電源端與所述銅環(huán)相連，通過所述碳刷與外電相連；

或所述碳刷安裝在所述上傳動(dòng)軸上隨上傳動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述銅環(huán)位置固定地安裝在所述爐體頂板上方且與之絕緣，所述膜厚控制儀主機(jī)的電源端與所述碳刷相連，通過所述銅環(huán)與外電相連。

膜厚控制儀主機(jī)通過銅環(huán)-碳刷機(jī)構(gòu)供電，取代了電池供電的方式，無(wú)需定期更換電池，使膜厚控制儀主機(jī)可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作。

所述銅環(huán)和碳刷由一安裝在所述爐體頂板上的保護(hù)罩罩住。

所述膜厚控制儀主機(jī)通過WiFi無(wú)線傳輸模塊與位于爐體附近的計(jì)算機(jī)通訊。

所述下傳動(dòng)軸通過下傳動(dòng)軸座安裝在所述爐體底盤上，所述下傳動(dòng)軸座呈兩端開口的筒狀，套裝在所述下傳動(dòng)軸上，外壁上具有徑向向外延伸的環(huán)形凸緣，并通過該環(huán)形凸緣與所述爐體底盤中部開孔的邊緣密封固定，所述下傳動(dòng)軸座內(nèi)壁靠近其上端開口處具有一環(huán)形凸緣，該環(huán)形凸緣上具有一推力軸承，所述推力軸承由所述下傳動(dòng)軸外壁上的一凸出結(jié)構(gòu)壓裝在其下方的所述環(huán)形凸緣上，所述下傳動(dòng)軸座內(nèi)部環(huán)形凸緣的下方從上至下依次設(shè)置有墊圈、動(dòng)密封、下傳動(dòng)隔圈、深溝球軸承、支承套筒、深溝球軸承、下傳動(dòng)隔圈、動(dòng)密封，并在所述下傳動(dòng)軸座的下端開口處通過下傳動(dòng)軸座壓蓋將上述各部件壓緊在所述下傳動(dòng)軸座的內(nèi)腔中，保證下傳動(dòng)軸與所述下傳動(dòng)軸座之間實(shí)現(xiàn)真空密封的同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)輕巧靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述上傳動(dòng)軸通過上傳動(dòng)軸座安裝在所述爐體頂板上，所述上傳動(dòng)軸座呈筒狀，筒底中部具有開孔，上傳動(dòng)軸安裝在上傳動(dòng)軸座內(nèi)部，下端從所述上傳動(dòng)軸座筒底的開孔中穿出，上傳動(dòng)軸座上端開口處具有水平的外翻邊，上傳動(dòng)軸座通過所述外翻邊與所述爐體頂板中部開孔的邊緣密封固定，上傳動(dòng)軸座的內(nèi)壁與所述上傳動(dòng)軸的外壁之間從下至上依次設(shè)有深溝球軸承、傳動(dòng)隔圈、動(dòng)密封、傳動(dòng)隔圈、深溝球軸承，這些部件下端支承在所述上傳動(dòng)軸座的筒底上，上端內(nèi)、外兩側(cè)分別由位于所述上傳動(dòng)軸外壁上的環(huán)形外部結(jié)構(gòu)和安裝在所述上傳動(dòng)軸座上端開口處的軸承壓圈壓緊。

一種隨工件運(yùn)動(dòng)的在位動(dòng)態(tài)監(jiān)控膜厚的真空光學(xué)鍍膜機(jī)改善效果

《一種隨工件運(yùn)動(dòng)的在位動(dòng)態(tài)監(jiān)控膜厚的真空光學(xué)鍍膜機(jī)》具有如下有益效果：

1）《一種隨工件運(yùn)動(dòng)的在位動(dòng)態(tài)監(jiān)控膜厚的真空光學(xué)鍍膜機(jī)》把晶振探頭的冷卻水回路及其電導(dǎo)線與信號(hào)線分開分別從爐體的下傳動(dòng)軸和上傳動(dòng)軸傳送，改變了集中在上傳動(dòng)軸傳送的方式，水電分離傳送，簡(jiǎn)化了之前上傳動(dòng)軸龐雜的結(jié)構(gòu)，有利于提高設(shè)備的可靠性，降低故障率；

2）上、下傳動(dòng)軸之間采用萬(wàn)向聯(lián)軸器連接，萬(wàn)向聯(lián)軸器可自動(dòng)適應(yīng)上、下傳動(dòng)軸對(duì)中的偏差，保證上、下傳動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)；

3）轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動(dòng)采用了電機(jī)和同步輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過同步輪和同步輪帶之間齒牙和齒槽精密嚙合的傳動(dòng)方式傳動(dòng)平穩(wěn)防震的特點(diǎn)，提高監(jiān)控的精確性和重復(fù)性；

4）《一種隨工件運(yùn)動(dòng)的在位動(dòng)態(tài)監(jiān)控膜厚的真空光學(xué)鍍膜機(jī)》膜厚控制儀主機(jī)通過銅環(huán)-碳刷機(jī)構(gòu)與外電相連，取代電池供電方式，使膜厚控制儀主機(jī)可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，不用定期停機(jī)更換電池。

真空鍍膜機(jī)操作程序具體操作時(shí)請(qǐng)參照該設(shè)備說明書

和設(shè)備上儀表盤指針顯示及各旋鈕下的標(biāo)注說明。

① 檢查真空鍍膜機(jī)各操作控制開關(guān)是否在"關(guān)"位置。

② 打開總電源開關(guān)，設(shè)備送電。

③ 低壓閥拉出。開充氣閥，聽不到氣流聲后，啟動(dòng)升鐘罩閥，鐘罩升起。

④ 安裝固定鎢螺旋加熱子。把PVDF薄膜和鋁蓋板固定在轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤上。把鋁絲穿放在螺旋加熱子內(nèi)。清理鐘罩內(nèi)各部位，保證無(wú)任何雜質(zhì)污物。

⑤ 落下鐘罩。

⑥ 啟動(dòng)抽真空機(jī)械泵。

⑦ 開復(fù)合真空計(jì)電源（復(fù)合真空計(jì)型號(hào)：Fzh-1A)。

a.左旋鈕“1”順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至指向2區(qū)段的加熱位置。

b.低真空表“2”內(nèi)指針順時(shí)針移動(dòng)，當(dāng)指針移動(dòng)至110mA時(shí)，左旋鈕"1"旋轉(zhuǎn)至指向2區(qū)段測(cè)量位置。

⑧ 當(dāng)?shù)驼婵毡怼?”內(nèi)指針再次順時(shí)針移動(dòng)至6.7Pa時(shí)，低壓閥推入。這時(shí)左旋鈕“1”旋轉(zhuǎn)至指向1區(qū)段測(cè)量位置。

⑨ 真空鍍膜機(jī)開通冷卻水，啟動(dòng)擴(kuò)散泵，加熱40min。

⑩ 低壓閥拉出。重復(fù)一次⑦動(dòng)作程序：左下旋鈕“1”轉(zhuǎn)至指向2區(qū)段測(cè)量位置。低真空表“2”內(nèi)指針順時(shí)針移動(dòng)，當(dāng)指針移動(dòng)至6.7Pa時(shí)，開高壓閥（閥桿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）。

? 等低真空表“2”內(nèi)指針右移動(dòng)至0.1Pa時(shí)，開規(guī)管燈絲開關(guān)。

a. 發(fā)射、零點(diǎn)測(cè)量鈕“9”旋轉(zhuǎn)至指向發(fā)射位置。

b. 左下旋鈕“1”旋轉(zhuǎn)至指向1區(qū)段測(cè)量位置。

? 旋轉(zhuǎn)發(fā)射調(diào)節(jié)鈕“4”，使高壓真空表“5”內(nèi)指針指向5。

? 發(fā)射、零點(diǎn)、測(cè)量旋鈕“9”旋轉(zhuǎn)至指向零點(diǎn)位置。

? 旋轉(zhuǎn)零點(diǎn)調(diào)節(jié)鈕“10”，讓高壓真空表“5”內(nèi)指針指向0位置。

? 發(fā)射、零點(diǎn)、測(cè)量旋鈕“9”旋轉(zhuǎn)至指向測(cè)量位置。

? 旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)鈕“3”，讓高壓真空表“5”內(nèi)指針指向10。

? 旋轉(zhuǎn)“倍加器”開關(guān)鈕“8”至指向10-12，當(dāng)高壓真空表“5”內(nèi)指針逆時(shí)針左移超過1時(shí)，再把“倍加器”開關(guān)旋鈕“8”旋轉(zhuǎn)至指向10-3。

? 當(dāng)高壓真空表“5”內(nèi)指針逆時(shí)針移動(dòng)超過6.7Pa時(shí)，開工件旋轉(zhuǎn)鈕開關(guān)，鐘罩內(nèi)被鍍件PVDF膜轉(zhuǎn)動(dòng)。

? 開蒸發(fā)鈕開關(guān)。把電流分插塞插入蒸發(fā)電極分配孔內(nèi)（設(shè)有1、 2、 3、 4孔，可插入任意一孔）。

? 右手旋轉(zhuǎn)右側(cè)調(diào)壓器手輪，慢慢旋轉(zhuǎn)升壓。

a. 從視鏡窗口觀察鎢螺旋加熱子的加熱溫度顏色變化情況。

b. 當(dāng)鎢螺旋加熱子顏色變成黃橙色，鋁絲開始熔化時(shí)，左手操作擋板鈕，移開鎢螺旋上方擋板。

c. 鋁絲全部熔化蒸發(fā)，擋板回原位。

d. 右手旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器手輪回零位。第一次蒸鍍工作完成。

21. 如果再想蒸鍍一次（為了增加電極金屬層厚度）：把電流分插塞撥出插入另一個(gè)電極分配孔。重復(fù)?操作動(dòng)作。

22. 關(guān)閉規(guī)管燈絲開關(guān)。關(guān)閉高壓閥（逆時(shí)針轉(zhuǎn)手柄）。關(guān)閉工件旋轉(zhuǎn)。關(guān)閉蒸發(fā)。旋轉(zhuǎn)機(jī)械泵鈕至指向擴(kuò)散泵位置。

23. 低壓閥拉出。鐘罩充氣。充氣一段時(shí)間，當(dāng)沒有氣.聲時(shí)，升鐘罩。

24. 鎢螺旋加熱子內(nèi)加鋁絲。PVDF薄膜調(diào)換另一面向下 （原下面已鍍一層鋁膜面向上）。緊固在轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤上。

25. 落鐘罩。開機(jī)械泵。

a. 左下旋鈕“1”旋轉(zhuǎn)至指向2區(qū)段測(cè)量位置。

b. 當(dāng)?shù)蛪赫婵毡怼?”內(nèi)指針順時(shí)針移動(dòng)到6.7Pa時(shí)，低壓閥推入。

c. 左下旋鈕“1”旋轉(zhuǎn)至指向1區(qū)段測(cè)量位置。

d. 當(dāng)?shù)蛪赫婵毡怼?”內(nèi)指針順時(shí)針移動(dòng)到6.7Pa時(shí)，開高壓閥。旋鈕“1”旋轉(zhuǎn)至指向2區(qū)段測(cè)量位置。

e. 當(dāng)?shù)蛪赫婵毡怼?”內(nèi)指針順時(shí)針移動(dòng)到指向0.1Pa時(shí)，開規(guī)管燈絲。

f. 由?開始重復(fù)操作至? 。

26. PVDF薄膜蒸鍍完鋁層后，按順序關(guān)閉規(guī)管燈絲、高壓閥、機(jī)械泵、擴(kuò)散泵。把低壓閥拉出。鐘罩充氣，充氣完畢后升鐘罩。取出工件，做好鐘罩內(nèi)清理工作。

a. 落下鐘罩。

b. 開機(jī)械泵，抽3~5min，停機(jī)械泵。

c. 切斷供電總開關(guān)。

d. 1h后再關(guān)閉冷卻水。操作全部完成。

27. 正常生產(chǎn)中，如遇到突然停電時(shí)，要立即切斷高真空測(cè)量，關(guān)閉規(guī)管燈絲，高壓閥、低壓閥拉出。來(lái)電后，先讓機(jī)械泵啟動(dòng)工作3~5min后，再轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。

真空鍍膜機(jī)薄膜均勻性概念

1.厚度上的均勻性，也可以理解為粗糙度，在光學(xué)薄膜的尺度上看（也就是1/10波長(zhǎng)作為單位，約為100A），真空鍍膜的均勻性已經(jīng)相當(dāng)好，可以輕松將粗糙度控制在可見光波長(zhǎng)的1/10范圍內(nèi)，也就是說對(duì)于薄膜的光學(xué)特性來(lái)說，真空鍍膜沒有任何障礙。 但是如果是指原子層尺度上的均勻度，也就是說要實(shí)現(xiàn)10A甚至1A的表面平整，具體控制因素下面會(huì)根據(jù)不同鍍膜給出詳細(xì)解釋。

2.化學(xué)組分上的均勻性： 就是說在薄膜中，化合物的原子組分會(huì)由于尺度過小而很容易的產(chǎn)生不均勻特性，SiTiO3薄膜，如果鍍膜過程不科學(xué)，那么實(shí)際表面的組分并不是SiTiO3，而可能是其他的比例，鍍的膜并非是想要的膜的化學(xué)成分，這也是真空鍍膜的技術(shù)含量所在。 具體因素也在下面給出。

3.晶格有序度的均勻性： 這決定了薄膜是單晶，多晶，非晶，是真空鍍膜技術(shù)中的熱點(diǎn)問題，具體見下。

真空鍍膜機(jī)主要分類

主要分類有兩個(gè)大種類： 蒸發(fā)沉積鍍膜和濺射沉積鍍膜，具體則包括很多種類，包括真空離子蒸發(fā)，磁控濺射，MBE分子束外延，溶膠凝膠法等等 。

一、對(duì)于蒸發(fā)鍍膜：

一般是加熱靶材使表面組分以原子團(tuán)或離子形式被蒸發(fā)出來(lái)。

厚度均勻性主要取決于：

1?；牧吓c靶材的晶格匹配程度

2、基片表面溫度

3. 蒸發(fā)功率，速率

4. 真空度

5. 鍍膜時(shí)間，厚度大小。

組分均勻性：

蒸發(fā)鍍膜組分均勻性不是很容易保證，具體可以調(diào)控的因素同上，但是由于原理所限，對(duì)于非單一組分鍍膜，蒸發(fā)鍍膜的組分均勻性不好。

晶向均勻性：

1。晶格匹配度

2。 基片溫度

3。蒸發(fā)速率

濺射鍍膜又分為很多種，總體看，與蒸發(fā)鍍膜的不同點(diǎn)在于濺射速率將成為主要參數(shù)之一。

濺射鍍膜中的激光濺射鍍膜pld，組分均勻性容易保持，而原子尺度的厚度均勻性相對(duì)較差（因?yàn)槭敲}沖濺射），晶向（外沿）生長(zhǎng)的控制也比較一般。