镀膜机

镀薄膜。

极限真空：8.0×10-5Pa， 基片台尺寸Φ200mm 可镀空间Φ300mm×H300mm 可镀空间Φ500mm×H600mm。

一种随工件运动的在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机专利目的

《一种随工件运动的在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机》所要解决的技术问题是提供一种结构简单可靠的能在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机。

一种随工件运动的在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机技术方案

《一种随工件运动的在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机》通过如下技术方案解决：一种随工件运动的在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机，包括炉体、转轴、工件转架、转轴驱动机构、晶振探头和膜厚控制仪主机，所述炉体由炉壁、炉体底盘和炉体顶板组成，转轴竖向安装在炉体中部，上、下端分别与所述炉体顶板、炉体底盘密封安装，转轴上端穿出所述炉体顶板，膜厚控制仪主机位于所述炉体顶板上方安装在所述转轴上端，工件转架安装在所述转轴上位于炉体内部，晶振探头安装在所述工件转架上，其电导线和信号线密封穿出所述炉体与所述膜厚控制仪主机相连，其冷却水回路密封穿出所述炉体与连接外部供回水系统的旋转接头相连，转轴驱动机构从炉体外部与所述转轴相连驱动转轴转动，所述工件转架、膜厚控制仪主机及晶振探头随所述转轴同步转动；

所述转轴的上部和下部内部均有中空的腔体，所述晶振探头的电导线和信号线从所述转轴的上部的所述中空的腔体中密封穿出所述炉体，所述冷却水回路从所述转轴的下部的所述中空的腔体中密封穿出所述炉体，即实现水电的分开传送，有利于简化2014年7月之前技术中电路、水路同处进出混杂密集的结构，以便提高可靠性降低故障率。

所述转轴由从下向上依次相连的下传动轴、向上传动连接件、万向联轴器、上延伸转轴和上传动轴组成，所述中空的腔体位于所述下传动轴和上传动轴内部，所述工件转架安装在所述下传动轴上，所述转轴驱动机构与所述下传动轴穿出所述炉体底盘的下端相连，转轴驱动机构直接驱动下传动轴和工件转架转动，有利于提高工件转架的运动稳定性且振动小，同时利用万向联轴器向上传动，万向联轴器保证上、下传动轴同步转动的同时可自动适应上、下传动轴对中的偏差。

所述下传动轴内部的中空的腔体靠近其上端面的一段直径增大，为扩大腔，所述向上传动连接件的底面密封地固定在所述下传动轴的上端面上，所述向上传动连接件的底面具有伸入所述扩大腔的分隔环，所述下传动轴内部的中空的腔体中设置有一根进水管，所述进水管外壁与所述下传动轴内部的中空的腔体的内壁之间形成环形回水道，所述进水管的上端伸入所述分隔环内部，其外壁与所述分隔环的内壁之间通过动密封结构相连，使在所述分隔环内部形成进水腔，并在所述扩大腔与所述分隔环之间形成回水腔，所述向上传动连接件上还开有分别与所述进水腔和所述回水腔连通的两个通道，并通过这两个通道分别与所述晶振探头的进水管路和回水管路相连，所述进水管的下端及所述下传动轴内部的中空的腔体的下端口与所述旋转接头相连。

所述动密封结构由从上至下依次设置的压垫、动密封、传动隔圈、深沟球轴承、传动隔圈、动密封、压垫组成，该动密封结构上端由位于所述分隔环内壁上的环形凸缘、下端由安装在所述分隔环开口端内壁的压紧塞压紧在所述分隔环内部。

所述转轴驱动机构由电机和同步轮传动机构组成，该传动方式传动平稳防震，有利于提高监控的精确性和重复性。

所述膜厚控制仪主机的电源端通过铜环-碳刷机构与外电相连，所述铜环-碳刷机构具有三个铜环和三个碳刷，三个所述铜环围绕所述上传动轴同心设置，三个所述碳刷与三个所述铜环一一相对，碳刷在其后端弹簧的弹力作用下前端抵在所述铜环上；

所述铜环安装在所述上传动轴上随上传动轴同步转动，所述碳刷位置固定地安装在所述炉体顶板上方，所述膜厚控制仪主机的电源端与所述铜环相连，通过所述碳刷与外电相连；

或所述碳刷安装在所述上传动轴上随上传动轴同步转动，所述铜环位置固定地安装在所述炉体顶板上方且与之绝缘，所述膜厚控制仪主机的电源端与所述碳刷相连，通过所述铜环与外电相连。

膜厚控制仪主机通过铜环-碳刷机构供电，取代了电池供电的方式，无需定期更换电池，使膜厚控制仪主机可长时间连续工作。

所述铜环和碳刷由一安装在所述炉体顶板上的保护罩罩住。

所述膜厚控制仪主机通过WiFi无线传输模块与位于炉体附近的计算机通讯。

所述下传动轴通过下传动轴座安装在所述炉体底盘上，所述下传动轴座呈两端开口的筒状，套装在所述下传动轴上，外壁上具有径向向外延伸的环形凸缘，并通过该环形凸缘与所述炉体底盘中部开孔的边缘密封固定，所述下传动轴座内壁靠近其上端开口处具有一环形凸缘，该环形凸缘上具有一推力轴承，所述推力轴承由所述下传动轴外壁上的一凸出结构压装在其下方的所述环形凸缘上，所述下传动轴座内部环形凸缘的下方从上至下依次设置有垫圈、动密封、下传动隔圈、深沟球轴承、支承套筒、深沟球轴承、下传动隔圈、动密封，并在所述下传动轴座的下端开口处通过下传动轴座压盖将上述各部件压紧在所述下传动轴座的内腔中，保证下传动轴与所述下传动轴座之间实现真空密封的同时还能实现轻巧灵活地转动。

所述上传动轴通过上传动轴座安装在所述炉体顶板上，所述上传动轴座呈筒状，筒底中部具有开孔，上传动轴安装在上传动轴座内部，下端从所述上传动轴座筒底的开孔中穿出，上传动轴座上端开口处具有水平的外翻边，上传动轴座通过所述外翻边与所述炉体顶板中部开孔的边缘密封固定，上传动轴座的内壁与所述上传动轴的外壁之间从下至上依次设有深沟球轴承、传动隔圈、动密封、传动隔圈、深沟球轴承，这些部件下端支承在所述上传动轴座的筒底上，上端内、外两侧分别由位于所述上传动轴外壁上的环形外部结构和安装在所述上传动轴座上端开口处的轴承压圈压紧。

一种随工件运动的在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机改善效果

《一种随工件运动的在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机》具有如下有益效果：

1）《一种随工件运动的在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机》把晶振探头的冷却水回路及其电导线与信号线分开分别从炉体的下传动轴和上传动轴传送，改变了集中在上传动轴传送的方式，水电分离传送，简化了之前上传动轴庞杂的结构，有利于提高设备的可靠性，降低故障率；

2）上、下传动轴之间采用万向联轴器连接，万向联轴器可自动适应上、下传动轴对中的偏差，保证上、下传动轴同步转动；

3）转轴的驱动采用了电机和同步轮传动机构，通过同步轮和同步轮带之间齿牙和齿槽精密啮合的传动方式传动平稳防震的特点，提高监控的精确性和重复性；

4）《一种随工件运动的在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机》膜厚控制仪主机通过铜环-碳刷机构与外电相连，取代电池供电方式，使膜厚控制仪主机可长时间连续工作，不用定期停机更换电池。

真空镀膜机操作程序具体操作时请参照该设备说明书

和设备上仪表盘指针显示及各旋钮下的标注说明。

① 检查真空镀膜机各操作控制开关是否在"关"位置。

② 打开总电源开关，设备送电。

③ 低压阀拉出。开充气阀，听不到气流声后，启动升钟罩阀，钟罩升起。

④ 安装固定钨螺旋加热子。把PVDF薄膜和铝盖板固定在转动圆盘上。把铝丝穿放在螺旋加热子内。清理钟罩内各部位，保证无任何杂质污物。

⑤ 落下钟罩。

⑥ 启动抽真空机械泵。

⑦ 开复合真空计电源（复合真空计型号：Fzh-1A)。

a.左旋钮“1”顺时针旋转至指向2区段的加热位置。

b.低真空表“2”内指针顺时针移动，当指针移动至110mA时，左旋钮"1"旋转至指向2区段测量位置。

⑧ 当低真空表“2”内指针再次顺时针移动至6.7Pa时，低压阀推入。这时左旋钮“1”旋转至指向1区段测量位置。

⑨ 真空镀膜机开通冷却水，启动扩散泵，加热40min。

⑩ 低压阀拉出。重复一次⑦动作程序：左下旋钮“1”转至指向2区段测量位置。低真空表“2”内指针顺时针移动，当指针移动至6.7Pa时，开高压阀（阀杆顺时针旋转）。

⑪ 等低真空表“2”内指针右移动至0.1Pa时，开规管灯丝开关。

a. 发射、零点测量钮“9”旋转至指向发射位置。

b. 左下旋钮“1”旋转至指向1区段测量位置。

⑫ 旋转发射调节钮“4”，使高压真空表“5”内指针指向5。

⑬ 发射、零点、测量旋钮“9”旋转至指向零点位置。

⑭ 旋转零点调节钮“10”，让高压真空表“5”内指针指向0位置。

⑮ 发射、零点、测量旋钮“9”旋转至指向测量位置。

⑯ 旋转标准调节钮“3”，让高压真空表“5”内指针指向10。

⑰ 旋转“倍加器”开关钮“8”至指向10-12，当高压真空表“5”内指针逆时针左移超过1时，再把“倍加器”开关旋钮“8”旋转至指向10-3。

⑱ 当高压真空表“5”内指针逆时针移动超过6.7Pa时，开工件旋转钮开关，钟罩内被镀件PVDF膜转动。

⑲ 开蒸发钮开关。把电流分插塞插入蒸发电极分配孔内（设有1、 2、 3、 4孔，可插入任意一孔）。

⑳ 右手旋转右侧调压器手轮，慢慢旋转升压。

a. 从视镜窗口观察钨螺旋加热子的加热温度颜色变化情况。

b. 当钨螺旋加热子颜色变成黄橙色，铝丝开始熔化时，左手操作挡板钮，移开钨螺旋上方挡板。

c. 铝丝全部熔化蒸发，挡板回原位。

d. 右手旋转调压器手轮回零位。第一次蒸镀工作完成。

21. 如果再想蒸镀一次（为了增加电极金属层厚度）：把电流分插塞拨出插入另一个电极分配孔。重复⑳操作动作。

22. 关闭规管灯丝开关。关闭高压阀（逆时针转手柄）。关闭工件旋转。关闭蒸发。旋转机械泵钮至指向扩散泵位置。

23. 低压阀拉出。钟罩充气。充气一段时间，当没有气.声时，升钟罩。

24. 钨螺旋加热子内加铝丝。PVDF薄膜调换另一面向下 （原下面已镀一层铝膜面向上）。紧固在转动圆盘上。

25. 落钟罩。开机械泵。

a. 左下旋钮“1”旋转至指向2区段测量位置。

b. 当低压真空表“2”内指针顺时针移动到6.7Pa时，低压阀推入。

c. 左下旋钮“1”旋转至指向1区段测量位置。

d. 当低压真空表“2”内指针顺时针移动到6.7Pa时，开高压阀。旋钮“1”旋转至指向2区段测量位置。

e. 当低压真空表“2”内指针顺时针移动到指向0.1Pa时，开规管灯丝。

f. 由⑰开始重复操作至⑳ 。

26. PVDF薄膜蒸镀完铝层后，按顺序关闭规管灯丝、高压阀、机械泵、扩散泵。把低压阀拉出。钟罩充气，充气完毕后升钟罩。取出工件，做好钟罩内清理工作。

a. 落下钟罩。

b. 开机械泵，抽3~5min，停机械泵。

c. 切断供电总开关。

d. 1h后再关闭冷却水。操作全部完成。

27. 正常生产中，如遇到突然停电时，要立即切断高真空测量，关闭规管灯丝，高压阀、低压阀拉出。来电后，先让机械泵启动工作3~5min后，再转入正常生产。

真空镀膜机薄膜均匀性概念

1.厚度上的均匀性，也可以理解为粗糙度，在光学薄膜的尺度上看（也就是1/10波长作为单位，约为100A），真空镀膜的均匀性已经相当好，可以轻松将粗糙度控制在可见光波长的1/10范围内，也就是说对于薄膜的光学特性来说，真空镀膜没有任何障碍。 但是如果是指原子层尺度上的均匀度，也就是说要实现10A甚至1A的表面平整，具体控制因素下面会根据不同镀膜给出详细解释。

2.化学组分上的均匀性： 就是说在薄膜中，化合物的原子组分会由于尺度过小而很容易的产生不均匀特性，SiTiO3薄膜，如果镀膜过程不科学，那么实际表面的组分并不是SiTiO3，而可能是其他的比例，镀的膜并非是想要的膜的化学成分，这也是真空镀膜的技术含量所在。 具体因素也在下面给出。

3.晶格有序度的均匀性： 这决定了薄膜是单晶，多晶，非晶，是真空镀膜技术中的热点问题，具体见下。

真空镀膜机主要分类

主要分类有两个大种类： 蒸发沉积镀膜和溅射沉积镀膜，具体则包括很多种类，包括真空离子蒸发，磁控溅射，MBE分子束外延，溶胶凝胶法等等 。

一、对于蒸发镀膜：

一般是加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来。

厚度均匀性主要取决于：

1。基片材料与靶材的晶格匹配程度

2、基片表面温度

3. 蒸发功率，速率

4. 真空度

5. 镀膜时间，厚度大小。

组分均匀性：

蒸发镀膜组分均匀性不是很容易保证，具体可以调控的因素同上，但是由于原理所限，对于非单一组分镀膜，蒸发镀膜的组分均匀性不好。

晶向均匀性：

1。晶格匹配度

2。 基片温度

3。蒸发速率

溅射镀膜又分为很多种，总体看，与蒸发镀膜的不同点在于溅射速率将成为主要参数之一。

溅射镀膜中的激光溅射镀膜pld，组分均匀性容易保持，而原子尺度的厚度均匀性相对较差（因为是脉冲溅射），晶向（外沿）生长的控制也比较一般。