專利名稱：真空多功能連續(xù)鍍膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高真空多功能離子?xùn)|濺 射與電子?xùn)|蒸發(fā)連續(xù)鍍膜裝置。
背景技術(shù)：
柔性高分子和炭質(zhì)材料帶狀物、金屬薄帶等基體帶上鍍制的復(fù)合膜產(chǎn)品，
在現(xiàn)代工業(yè)和高技術(shù)領(lǐng)域用途廣泛。例如電子通訊、網(wǎng)絡(luò)器件、電磁干擾防 治(MEI)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛的磁性復(fù)合膜，要求于高真空環(huán)境下，在金屬薄帶 (10pm 25)am)上致密鍍制2 ~ 8層的Fe、 Ni、 Zr、 Cr、 Co、 Hf、 Mo、 Td、
Si、 B等及其化合物薄膜，單層薄膜的成分及厚度偏差<5%;再如氫能源利 用中普遍釆用的載體催化劑，通常是在高真空環(huán)境下，在炭質(zhì)材料帶狀物上鍍 制稀貴金屬合金催化劑復(fù)合膜，薄膜的成分及厚度偏差< 5 % 。
首先，加工這些多層膜或復(fù)合膜產(chǎn)品， 一般需要在高真空環(huán)境下，釆用離 子?xùn)|濺射、磁控濺射、電子?xùn)|蒸發(fā)鍍膜等多種技術(shù)，目前多釆用多種鍍膜裝置 分別鍍制或多真空室連接的裝置來依序完成鍍膜，存在以下缺陷1、對(duì)于多種 鍍膜裝置分別鍍制的方式，在變換裝置時(shí)，中間產(chǎn)品頻繁暴露于大氣環(huán)境，破 壞了中間膜層質(zhì)量，同時(shí)頻繁的泵抽及升降溫度過程，加長(zhǎng)了工藝流程，降低 了加工效率；2、對(duì)于多真空室連接裝置的方式，由于設(shè)置了多個(gè)真空室，勢(shì)必 需在多個(gè)真空室中設(shè)置泵抽、氣路、檢測(cè)、加熱烘烤、電控等單元，制造成本 較高，也降低真空室容積利用率。
其次，這些多層膜或復(fù)合膜產(chǎn)品的載體需要特定的基體帶，如高分子材料、 石墨纖維布及金屬薄帶材等。由于不同張力基體帶在不同卷繞速度的連續(xù)鍍膜 過程中，需保證達(dá)到無斜拉伸、平整度以及與膜層接觸面無損傷的要求，而目 前公開的有采用磁粉離合器以及增設(shè)光電或無線電檢測(cè)的張力傳感軸等實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)張力控制，均難以實(shí)現(xiàn)寬幅(幅寬300mm以上)寬張力范圍基體帶、寬卷繞 速度范圍鍍膜時(shí)的控制精度需要以及保證膜層質(zhì)量。
再者，鍍制這些多層膜或復(fù)合膜產(chǎn)品所釆用的離子束濺射技術(shù)，可在低溫 (<200°C)下準(zhǔn)確可控的離子/原子到達(dá)比，易獲得多種不同組分和結(jié)構(gòu)的合成 膜，對(duì)所有襯底有好的結(jié)合力，有效地控制超微粒子的大小和分布。但由于離 子束聚焦束斑能量密度較大，難以準(zhǔn)確控制鑲嵌型靶材的離子/原子到達(dá)比進(jìn)而 影響復(fù)合膜的組分和結(jié)構(gòu)控制；離子?xùn)|聚焦束斑對(duì)靶材固定部分的濺射，將縮 短靶材的使用壽命，降低靶材的利用率，特別對(duì)于貴重金屬靶材以及難加工類靶材而言，將大幅增加多層膜或復(fù)合膜產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。而目前公開的如專利
號(hào)為99243973.6的"濺射靶"，釆用的濺射靶材橫截面形狀為曲線形，可提高40 ~ 80%的靶材利用率，但隨著靶材成分的變化，靶材實(shí)際消耗曲線也會(huì)顯著變化， 使得曲線形濺射靶材加工工藝趨于復(fù)雜并增大加工難度及成本。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種高真空多功能離子?xùn)|濺射與電子?xùn)|蒸發(fā)連續(xù) 鍍膜裝置，它能在不破壞高真空條件下，在單真空室內(nèi)具有多種鍍膜及連續(xù)鍍 膜功能，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)基體或基體帶進(jìn)行單一或多種、間斷或連續(xù)鍍膜，尤其 對(duì)同一個(gè)基體或基體帶連續(xù)完成離子?xùn)|濺射鍍膜或電子?xùn)|蒸發(fā)鍍膜中的一個(gè)或 多個(gè)鍍膜過程，并且可實(shí)現(xiàn)鍍膜過程中間斷或全時(shí)的離子?xùn)|輔助增強(qiáng)沉積；它 能將濺射靶材特別是貴重金屬靶材和難加工類靶材利用率提高60% ~ 100%，還 可通過鑲嵌型靶獲得特殊功能的包覆型復(fù)合膜產(chǎn)品。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型釆取以下設(shè)計(jì)方案
真空鍍膜室為單室結(jié)構(gòu)，離子?xùn)|濺射源和電子?xùn)|蒸鍍?cè)吹陌l(fā)生器設(shè)置在真 空鍍膜室外，二者通入鍍膜室的入口對(duì)應(yīng)設(shè)置有離子?xùn)|濺源射擋板和電子束蒸 鍍?cè)磽醢?；恒張力可逆卷繞單元的收/放卷軸及隨動(dòng)過渡軸固定于鍍膜室內(nèi)的連 接支撐裝置上，對(duì)應(yīng)的傳感、驅(qū)動(dòng)、控制設(shè)置在鍍膜室外。真空鍍膜室可釆用 臥式、簡(jiǎn)形(亦可為其它形狀)、前開門、雙層水冷、全不銹鋼結(jié)構(gòu)。
恒張力可逆卷繞單元的收/放卷軸通過力矩傳感限制器與伺服電機(jī)傳動(dòng)連 接，恒張力可逆卷繞單元的隨動(dòng)過渡軸連接有調(diào)速編碼器，力矩傳感、伺服電 機(jī)和調(diào)速編碼器都與PLC可編程控制器電控連接，可分別設(shè)定張力、速度，并 實(shí)現(xiàn)寬幅、寬張力范圍內(nèi)恒定控制張力、速度；離子?xùn)|濺鍍單元的靶位與由步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件連接，該雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件又與由另一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的 軸向往復(fù)擺動(dòng)組件連接，兩組步進(jìn)電機(jī)也與PLC可編程控制器電控連接，提高 貴重金屬靶材以及難加工類靶材的利用率，大幅降低多層膜或復(fù)合膜產(chǎn)品的生 產(chǎn)成本。
泵抽單元位于機(jī)架臺(tái)后部并與真空鍍膜室后部金屬密封連接；循環(huán)冷卻水 流報(bào)警單元置于機(jī)架臺(tái)內(nèi)后部，與各個(gè)所需循環(huán)冷卻水的單元電連接，提供其 它單元所需循環(huán)冷卻水并監(jiān)控流量。
在本裝置的真空鍍膜室內(nèi)安置有真空測(cè)量器及烘烤加熱器。 真空鍍膜室設(shè)有離子?xùn)|輔助增強(qiáng)/清洗源，室內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)置離子?xùn)|輔助沉積/ 清洗源擋板；鍍膜室設(shè)有旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)，室內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)置旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái) 擋板；鍍膜室設(shè)有水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)，室內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)置水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)擋板。通過使用 各擋板，可在單室結(jié)構(gòu)的鍍膜室內(nèi)完成不同的搡作。離子?xùn)|濺射源發(fā)射端正對(duì)旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)上的靶材，發(fā)射高能離子轟擊 旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)上的靶材，使濺射出的靶材物質(zhì)沉積到可逆雙向卷繞單元上
的基體帶以及水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)上的基體表面而成膜；離子束輔助增強(qiáng)/清洗源發(fā)射
端正對(duì)恒張力可逆卷繞單元上的基體帶以及水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)上的基體，實(shí)現(xiàn)基體 的鍍膜前清洗功能，并實(shí)現(xiàn)基體鍍膜的輔助增強(qiáng)功能，提高成膜質(zhì)量。 所述的旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)可實(shí)現(xiàn)靶位的軸向擺動(dòng)和雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，并可滿足單
項(xiàng)或多項(xiàng)鍍膜的需要；在進(jìn)行離子?xùn)|濺射源鍍膜時(shí)，旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)可自動(dòng) 移入到真空鍍膜室的中軸處(軸向初始位置)，電子?xùn)|蒸發(fā)源擋板可關(guān)閉，防 止污染蒸發(fā)坩鍋內(nèi)膜料；在進(jìn)行電子?xùn)|蒸發(fā)源鍍膜時(shí)，旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)可自 動(dòng)移出至真空鍍膜室的左側(cè)室壁附近，并可關(guān)閉旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)擋板，既避 免影響電子?xùn)|蒸發(fā)源鍍膜，又可防止旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)上的靶材受到污染，保 證成膜質(zhì)量。
水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)為互換結(jié)構(gòu)的，實(shí)現(xiàn)鍍膜基體寬溫度控制范圍。在真空鍍膜 室內(nèi)水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)擋板處設(shè)有膜厚監(jiān)控單元，可手動(dòng)或自動(dòng)控制水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái) 擋板，實(shí)現(xiàn)設(shè)定膜厚的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
氣路單元分別釆用單氣路接通離子?xùn)|濺射源及離子?xùn)|輔助沉積/清洗源供 氣；釆用單氣路或兩條以上氣路或經(jīng)混氣罐通入真空鍍膜室內(nèi)的勻氣裝置。真 空鍍膜室上還帶有與其它設(shè)備連接的接口。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果
1、 與單一功能的真空鍍膜裝置相比較增加了功能，保證了中間膜層質(zhì)量，縮短 了工藝流程，提高了加工效率。
2、 與多真空室多功能的真空鍍膜裝置相比較，減少了真空室個(gè)數(shù)，降低了制造 成本，提高了真空室容積利用率。
3、 有利于連續(xù)鍍膜工藝，有助于實(shí)現(xiàn)寬幅(幅寬300mm以上)寬張力范圍基 體帶、寬卷繞速度范圍鍍膜時(shí)的控制精度需要以及保證膜層質(zhì)量。
4、 有助于獲得多種不同組分和結(jié)構(gòu)的合成膜，對(duì)所有襯底具有良好結(jié)合力，有 效地控制超微粒子的大小和分布。
5、 實(shí)現(xiàn)貴重金屬靶材以及難加工類靶材的利用率提高60%~100%,有利于通 過鑲嵌型靶獲得包覆型復(fù)合膜產(chǎn)品，大幅度降低鍍膜產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
6、 實(shí)現(xiàn)鍍膜基體寬溫度控制范圍(l(TC ~ 800°C )。
7、 實(shí)現(xiàn)設(shè)定膜厚的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
8、 真空鍍膜室預(yù)留的接口配合旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)，還可用于后續(xù)的準(zhǔn)分子激光 濺射(PLD)鍍膜。


5本實(shí)用新型的實(shí)施例結(jié)合附圖加以說明，其中
圖l是本實(shí)用新型的正視結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖3是本實(shí)用新型的旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)單元結(jié)構(gòu)示意圖4是本實(shí)用新型的恒張力可逆卷繞單元結(jié)構(gòu)示意圖5是本實(shí)用新型的氣路單元示意圖。
圖中機(jī)架臺(tái)l;真空鍍膜室2;泵抽3;真空測(cè)量器4;旋擺/移動(dòng)濺鍍靶 臺(tái)5，旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)擋板5'， PLC可編程控制器5-1，連接支撐裝置5-2, 步進(jìn)電機(jī)5-3、 5-3'，傳動(dòng)減速裝置5-4、 5-4'，靶位軸向往復(fù)擺動(dòng)組件5-5,靶 位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件5-6,乾軸組件5-7,靶位5-8,法蘭5-9，輸出電脈沖5-10、 5-10', 真空鍍膜室壁5-11，絲桿5-12,導(dǎo)軌5-13;氣路單元6，離子?xùn)|濺射源氣路6-l， 離子束輔助沉積/清洗源氣路6-2，反應(yīng)供氣路6-3、 6-4,質(zhì)量流量計(jì)6-5、 6-6、
6- 7、 6-8，混氣罐6-9;恒張力可逆卷繞單元7,直流伺服電機(jī)7-2、 7-2'，力矩 傳感限制器7-3、 7-3'，傳動(dòng)減速裝置7-4、 7-4',調(diào)速編碼器7-5、 7-5',連接支 撐裝置7-6,隨動(dòng)過渡軸7-7、 7-7',收/放卷軸7-8、 7-8'，鍍膜基臺(tái)7-9,輸出電 脈沖7-10、 7-10'，力矩限制信號(hào)7-11、 7-ll',基體帶實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)7-12、
7- 12',真空鍍膜室壁7-13;離子?xùn)|濺射源8，離子?xùn)|濺射源擋板8';離子束輔 助增強(qiáng)/清洗源9，離子?xùn)|輔助增強(qiáng)/清洗源擋板9，；電子束蒸鍍?cè)碔O,電子?xùn)|蒸 鍍?cè)磽醢?0';烘烤加熱器ll;水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)12,水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)擋板12';膜 厚監(jiān)控器13;循環(huán)冷卻水流報(bào)警單元14;法蘭接口 15;盲板16;引線法蘭17。
具體實(shí)施方式
如圖1及圖2所示，本實(shí)用新型真空多功能連續(xù)鍍膜裝置，由機(jī)架臺(tái)1、真 空鍍膜室2、泵抽3、真空測(cè)量4、旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)5、旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)擋 板5'、氣路6、恒張力可逆卷繞7、離子束濺射源8、離子?xùn)|濺射源擋板8'、離 子束輔助增強(qiáng)/清洗源9、離子?xùn)|輔助增強(qiáng)/清洗源擋板9，、電子?xùn)|蒸鍍?cè)碔O、電 子?xùn)|蒸鍍?cè)磽醢?0'、烘烤ll、水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)12、水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)擋板12'以及 控制上述各單元電源開關(guān)的電控(可釆用分體控制柜分別控制，亦可由現(xiàn)有技 術(shù)將所有電控部分集中于整體控制柜)組成，并配有膜厚監(jiān)控13、循環(huán)冷卻水 流報(bào)警14、法蘭接口 15、盲板16、引線法蘭17等單元。
本實(shí)用新型真空多功能連續(xù)鍍膜裝置設(shè)有臥式、簡(jiǎn)形(亦可為其它形狀)、 前開門、雙層水冷、全不銹鋼結(jié)構(gòu)、獨(dú)立單室的真空鍍膜室2，固定在機(jī)架臺(tái)1 上，泵抽單元3位于機(jī)架臺(tái)1后部，循環(huán)冷卻水流報(bào)警14置于機(jī)架臺(tái)1內(nèi)后部； 真空鍍膜室2內(nèi)安置有恒張力可逆卷繞7、真空測(cè)量4及烘烤11,以及離子?xùn)| 濺射源8、離子?xùn)|濺射源擋板8'、離子?xùn)|輔助增強(qiáng)/清洗源9、離子?xùn)|輔助增強(qiáng)/清洗源擋板9'、電子束蒸發(fā)源IO、電子?xùn)|蒸發(fā)源擋板10'、旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái) 5、旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)擋板5'、水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)12、水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)擋板12';氣 路單元6置于機(jī)架臺(tái)1內(nèi)部，從真空鍍膜室2側(cè)下部接入；法蘭接口 15、盲板 16、引線法蘭17置于真空鍍膜室2的側(cè)部。
所述的恒張力可逆卷繞7、電子?xùn)|蒸發(fā)源IO、電子?xùn)|蒸發(fā)源擋板10'、旋擺 /移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)5、旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)擋板5'、離子?xùn)|濺射源8、離子?xùn)|濺射源 擋板8'、離子束輔助沉積/清洗源9、離子?xùn)|輔助增強(qiáng)/清洗源擋板9'、水冷/加熱 轉(zhuǎn)臺(tái)12、水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)擋板12，均設(shè)有電源控制開關(guān)，既可手動(dòng)控制，也可利 用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，如前所述，可釆用分體控制柜獨(dú)立控制，也可開 發(fā)研制一體機(jī)控制。
所述的真空鍍膜室2的上側(cè)面帶有引線法蘭17,還留有易拆卸的法蘭接口 15并配以相應(yīng)的盲板16,用于與其它設(shè)備連接。
所述的離子?xùn)|濺射源8、離子?xùn)|濺射源擋板8'置于真空鍍膜室2后下部， 發(fā)射高能離子轟擊旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)5上的靶材，使濺射出的靶材物質(zhì)沉積到 恒張力可逆卷繞7上的基體帶以及水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)12上的基體表面而成膜。
所述的離子?xùn)|輔助增強(qiáng)/清洗源9、離子?xùn)|輔助增強(qiáng)/清洗源擋板9，置于真 空鍍膜室2側(cè)部，發(fā)射高能離子轟擊恒張力可逆卷繞7上的基體帶以及水冷/加 熱轉(zhuǎn)臺(tái)12上的基體，實(shí)現(xiàn)基體的鍍膜前清洗功能，并實(shí)現(xiàn)基體鍍膜的輔助增強(qiáng) 功能，提高成膜質(zhì)量。
所述的水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)12通過手動(dòng)方式互換，可將轉(zhuǎn)臺(tái)上的基體加熱到高達(dá) 800°C,實(shí)現(xiàn)鍍膜基體寬溫度范圍的控制。
所述的真空鍍膜室2內(nèi)設(shè)有膜厚監(jiān)控單元，既可手動(dòng)控制，也可自動(dòng)控制 水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)擋板12',實(shí)現(xiàn)設(shè)定膜厚的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
所述的真空鍍膜室2內(nèi)設(shè)有真空測(cè)量4單元及烘烤11單元，烘烤11可對(duì) 恒張力可逆卷繞7上的基體帶加熱到高達(dá)500°C。
本實(shí)用新型可滿足單項(xiàng)或多項(xiàng)鍍膜的需要。在進(jìn)行離子?xùn)|濺射源8鍍膜時(shí)， 旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)5可自動(dòng)移入到真空鍍膜室2的中軸處(軸向初始位置)， 電子束蒸發(fā)源擋板10，可關(guān)閉，防止污染蒸發(fā)坩鍋內(nèi)膜料；在進(jìn)行電子束蒸發(fā)源 IO鍍膜時(shí)，旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)5可自動(dòng)移出至真空鍍膜室2的左側(cè)室壁附近， 并可關(guān)閉旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)擋板5，，既避免影響電子束蒸發(fā)源10鍍膜，又可 防止旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)5上的靶材受到污染。
如圖3所示，本實(shí)用新型所述的旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)5置于真空鍍膜室2外 部，由PLC可編程控制器5-1、連接支撐裝置5-2、步進(jìn)電機(jī)5-3、 5-3'、傳動(dòng)減 速裝置5-4、 5-4'、靶位軸向擺動(dòng)組件5-5、靶位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件5-6、靶軸組件5-7、 靶位5-8、法蘭5-9、輸出電脈沖5-10、 5-10'組成?？蓪?shí)現(xiàn)靶位的軸向擺動(dòng)和雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，提高貴重金屬靶材以及難加工類靶材的利用率60%~100%,有利于通
過鑲嵌型靶獲得包覆型復(fù)合膜產(chǎn)品，大幅度降低鍍膜產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
所述的步進(jìn)電機(jī)5-3與傳動(dòng)減速裝置5-4驅(qū)動(dòng)連接，傳動(dòng)減速裝置5-4通過 絲桿連接控制靶位軸向擺動(dòng)組件5-5,均固定于連接支撐裝置5-2上。步進(jìn)電機(jī) 5-3'、傳動(dòng)減速裝置5-4'、靶位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件5-6固定于靶位軸向擺動(dòng)組件5-5 上，步進(jìn)電機(jī)5-3'與傳動(dòng)減速裝置5-4'驅(qū)動(dòng)連接，傳動(dòng)減速裝置5-4'通過直聯(lián)控 制靶位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件5-6后，并進(jìn)而控制靶軸組件5-7及靶位5-8。
所述的PLC可編程控制器5-1根據(jù)寫入的工藝參數(shù)(含靶位5-8雙向轉(zhuǎn) 動(dòng)的角度c^和a逆以及頻率/)輸出電脈沖5-10',控制步進(jìn)電機(jī)5-3',通過傳動(dòng) 減速裝置5-4'以及靶位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件5-6驅(qū)動(dòng)靶軸組件5-7,實(shí)現(xiàn)靶位5-8在設(shè) 定轉(zhuǎn)動(dòng)角度a及頻率/情況下的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)關(guān)閉靶位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件5-6后，通 過相同控制步驟，實(shí)現(xiàn)靶位5-8表面與聚焦離子?xùn)|中心線之間的夾角迅速恢復(fù) 到原始設(shè)計(jì)角度(即復(fù)位于轉(zhuǎn)向初始位置)。
同樣，所述的PLC可編程控制器5-1還根據(jù)寫入的工藝參數(shù)(含靶位5-8 軸向擺動(dòng)的擺動(dòng)距離丄正和丄^以及速度v)輸出電脈沖5-10,控制步進(jìn)電機(jī)5-3， 通過傳動(dòng)減速裝置5-4驅(qū)動(dòng)連接支撐裝置5-2上的靶位軸向擺動(dòng)組件5-5后，進(jìn) 而控制靶位軸向擺動(dòng)組件5-5上的靶軸組件5-7，同時(shí)實(shí)現(xiàn)靶位5-8在設(shè)定擺動(dòng) 距離丄及速度v情況下的軸向擺動(dòng)，當(dāng)關(guān)閉靶位軸向擺動(dòng)組件5-5后，通過相 同控制步驟，實(shí)現(xiàn)靶位5-8中心與離子束聚焦東斑中心迅速重合(即復(fù)位于軸 向初始位置)。
此外，可將旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)5及旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)擋板5，設(shè)計(jì)為在進(jìn) 行離子?xùn)|濺射源8鍍膜時(shí)，旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)5可自動(dòng)移入到真空鍍膜室2的 中軸處(軸向初始位置)，電子?xùn)|蒸發(fā)源擋板10，可關(guān)閉，防止污染蒸發(fā)坩鍋內(nèi) 膜料；在進(jìn)行電子?xùn)|蒸發(fā)源IO鍍膜時(shí)，旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)5可自動(dòng)移出至真空 鍍膜室2的左側(cè)室壁附近，并可關(guān)閉旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)擋板5'，既避免影響電 子?xùn)|蒸發(fā)源IO鍍膜，又可防止旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)5上的靶材受到污染，保證成 膜質(zhì)量。
如圖4所示，本實(shí)用新型所述的恒張力可逆卷繞7單元對(duì)稱置于真空鍍膜 室2上部，由PLC可編程控制器5-1、直流伺服電機(jī)7-2、 7-2'、力矩傳感限制 器7-3、 7-3'、傳動(dòng)減速裝置7-4、 7-4'、調(diào)速編碼器7-5、 7陽(yáng)5'、連接支撐裝置7-6、 隨動(dòng)過渡軸7-7、 7-7'、收放卷軸7-8、 7-8'、鍍膜基臺(tái)7-9、輸出電脈沖7-10、 7-10'、力矩限制信號(hào)7-11、 7-ll'、基體帶實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)7-12、 7-12'組成。 可同時(shí)實(shí)現(xiàn)基體帶卷繞過程中設(shè)定張力下對(duì)設(shè)定速度的可逆雙向恒定控制以及 設(shè)定速度下對(duì)設(shè)定張力的恒定控制。
所述的收放卷軸7-8、 7-8'及隨動(dòng)過渡軸7-7、 7-7'固定于連接支撐裝置7-6上，收放卷軸7-8、 7-8'位于鍍膜基臺(tái)7-9兩側(cè)，兩個(gè)隨動(dòng)過渡軸7-7、 7-7'分別 位于收放卷軸7-8、 7-8'與鍍膜基臺(tái)7-9之間，其上設(shè)置調(diào)速編碼器7-5、 7-5'。 由PLC可編程控制器5-1控制的直流伺服電機(jī)7-2、 7-2'與傳動(dòng)減速裝置7-4、 7-4'驅(qū)動(dòng)連接，并置于真空鍍膜室2后部，傳動(dòng)減速裝置7-4、 7-4'驅(qū)動(dòng)連接支撐 裝置7-6上的收放卷軸7-8、 7-8'實(shí)現(xiàn)同步可逆雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)基體帶同步可逆 雙向運(yùn)動(dòng)。PLC可編程控制器5-l獲得隨動(dòng)過渡軸7-7、 7-7'上調(diào)速編碼器7-5、 7-5'輸出的基體帶實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)7-12、 7-12'與設(shè)定運(yùn)動(dòng)速度值的差異，同時(shí) 也獲得力矩傳感器信號(hào)，根據(jù)已寫入程序，實(shí)時(shí)輸出電脈沖7-10、 7-10'以及力 矩限制信號(hào)7-11、 7-ll'分別控制直流伺服電機(jī)7-2、 7-2'和力矩限制器7-3、 7國(guó)3', 通過傳動(dòng)減速裝置7-4、 7-4'驅(qū)動(dòng)連接支撐裝置7-6上的收放卷軸7-8、 7-8'。達(dá) 到分別設(shè)定張力、速度，并恒定控制張力、速度的目的。
如圖5所示，本實(shí)用新型所述的氣路6單元釆用單氣路6-l、 6-2及質(zhì)量流 量計(jì)6-5、 6-6分別對(duì)離子?xùn)|濺射源8及離子?xùn)|輔助沉積/清洗源9供氣，并釆用 單氣路6-3、 6-4及質(zhì)量流量計(jì)6-7、 6-8或兩條以上氣路或經(jīng)混氣罐6-9通入真 空鍍膜室2內(nèi)。
本實(shí)用新型可用于在長(zhǎng)基體帶上鍍制合成膜、包覆型復(fù)合膜和多層膜，同 樣也可在短小基體或靜止基體上鍍制合成膜、包覆型復(fù)合膜和多層膜。其工作 過程為將擬鍍膜的基體帶纏放于恒張力可逆卷繞7單元上(或?qū)M鍍膜的基 體固定于水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)12上)，抽真空，啟動(dòng)恒張力可逆卷繞7單元走帶(或 開啟水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)12自轉(zhuǎn))，打開控制離子?xùn)|濺射源8和旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái) 5的電源控制開關(guān)(按預(yù)先設(shè)定的方案排定順序)，或電子?xùn)|蒸發(fā)源IO的電源控 制開關(guān)(按預(yù)先設(shè)定的方案排定順序)，以便進(jìn)行相關(guān)膜系的鍍膜。離子?xùn)|濺射 或電子?xùn)|蒸發(fā)時(shí)在基體帶行走狀態(tài)或基體勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下，膜厚偏差小于5%。
本實(shí)用新型真空多功能連續(xù)鍍膜裝置，主要用于開發(fā)納米粒徑的復(fù)合薄膜 及化合物功能薄膜且同時(shí)可以進(jìn)行連續(xù)制備，提高加工效率。
適用于本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的基體帶，包括高分子柔性材料、石墨纖 維布及金屬薄帶材等，具有一定可卷繞度并且還具備一定的抗拉強(qiáng)度。
本裝置還可用于其它功能薄膜——如金屬及合金薄膜、氧化物薄膜、半 導(dǎo)體薄膜、陶瓷薄膜、介質(zhì)薄膜、鐵磁薄膜、磁性薄膜及光學(xué)薄膜等的研制開 發(fā)。
權(quán)利要求1、一種真空多功能連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于真空鍍膜室為單室結(jié)構(gòu)，離子束濺射源和電子束蒸鍍?cè)吹陌l(fā)生器設(shè)置在真空鍍膜室外，二者通入鍍膜室的入口對(duì)應(yīng)設(shè)置有離子束濺射源擋板和電子束蒸鍍?cè)磽醢?；恒張力可逆卷繞單元的收/放卷軸及隨動(dòng)過渡軸固定于鍍膜室內(nèi)的連接支撐裝置上，對(duì)應(yīng)的傳感、驅(qū)動(dòng)、控制設(shè)置在鍍膜室外。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的真空多功能連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于恒張力 可逆卷繞單元的收/放卷軸通過力矩傳感限制器與伺服電機(jī)傳動(dòng)連接，恒張力可 逆卷繞單元的隨動(dòng)過渡軸連接有調(diào)速編碼器，力矩傳感、伺服電機(jī)和調(diào)速編碼 器都與PLC可編程控制器電控連接；離子?xùn)|濺鍍單元的靶位與由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件連接，該雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件又與由另一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸向往復(fù)擺 動(dòng)組件連接，兩組步進(jìn)電機(jī)也與PLC可編程控制器電控連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空多功能連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于泵抽單 元位于機(jī)架臺(tái)后部并與真空鍍膜室后部金屬密封連接；循環(huán)冷卻水流報(bào)警單元 置于機(jī)架臺(tái)內(nèi)后部，與各個(gè)所需循環(huán)冷卻水的單元電連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空多功能連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于所述的 真空鍍膜室內(nèi)安置有真空測(cè)量器及烘烤加熱器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空多功能連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于真空鍍 膜室設(shè)有離子?xùn)|輔助增強(qiáng)/清洗源，室內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)置離子束輔助沉積/清洗源擋板； 鍍膜室設(shè)有旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)，室內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)置旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)擋板；鍍膜 室設(shè)有水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)，室內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)置水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)擋板。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空多功能連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于離子?xùn)| 濺射源發(fā)射端正對(duì)旋擺/移動(dòng)濺鍍靶臺(tái)上的靶材；離子?xùn)|輔助增強(qiáng)/清洗源發(fā)射 端正對(duì)恒張力可逆卷繞單元上的基體帶以及水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)上的基體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空多功能連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)為互換結(jié)構(gòu)的，在真空鍍膜室內(nèi)水冷/加熱轉(zhuǎn)臺(tái)擋板處設(shè)有膜厚監(jiān)控單 元。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的真空多功能連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于氣路單 元分別釆用單氣路接通離子束濺射源及離子?xùn)|輔助沉積/清洗源供氣；釆用單氣 路或兩條以上氣路或經(jīng)混氣罐通入真空鍍膜室內(nèi)的勾氣裝置。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空多功能連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于真空鍍 膜室上還帶有與其它設(shè)備連接的接口。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電子機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高真空多功能離子束濺射與電子束蒸發(fā)連續(xù)鍍膜裝置。本裝置的真空鍍膜室為單室結(jié)構(gòu)，離子束濺射源和電子束蒸鍍?cè)吹陌l(fā)生器設(shè)置在真空鍍膜室外，二者通入鍍膜室的入口對(duì)應(yīng)設(shè)置有離子束濺源射擋板和電子束蒸鍍?cè)磽醢?；恒張力可逆卷繞單元的收/放卷軸及隨動(dòng)過渡軸固定于鍍膜室內(nèi)的連接支撐裝置上，對(duì)應(yīng)的傳感、驅(qū)動(dòng)、控制設(shè)置在鍍膜室外。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，在單真空室內(nèi)具有多種鍍膜及連續(xù)鍍膜功能，并可實(shí)現(xiàn)鍍膜過程中間斷或全時(shí)的離子束輔助增強(qiáng)沉積，能將濺射靶材特別是貴重金屬靶材和難加工類靶材利用率提高60％～100％，還可通過鑲嵌型靶獲得特殊功能的包覆型復(fù)合膜產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C23C14/56GK201317807SQ200820200000
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者濱 楊 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)