專利名稱：一種互套雙倉(cāng)真空鍍膜系統(tǒng)及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空鍍膜系統(tǒng)，特別是一種適用于大批量工件的真空鍍膜系統(tǒng)。同時(shí)本發(fā)明還涉及一種節(jié)拍式連續(xù)鍍膜方法。
背景技術(shù)：
大批量的真空鍍膜應(yīng)用越來越普遍，為了提高生產(chǎn)效率，鍍膜系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)了許多連續(xù)方式的生產(chǎn)設(shè)備，但目前這種設(shè)備多適用于平板型工件或帶狀工件；在一些實(shí)例中，為增加鍍膜厚度，使鍍膜工件經(jīng)過重復(fù)循環(huán)鍍膜。目前現(xiàn)有技術(shù)中大量工件的鍍膜大都采用了單機(jī)工作模式和單個(gè)鍍膜倉(cāng)體，其工藝流程是裝入工件后關(guān)閉鍍膜倉(cāng)體并排氣至高真空，再充入工作氣體進(jìn)行鍍膜；鍍膜完成后，向倉(cāng)內(nèi)充氣至一個(gè)大氣壓后再開門取出工件，如此循環(huán)；該工藝流程存在的明顯缺陷是在鍍膜倉(cāng)內(nèi)從大氣至高真空的不斷循環(huán)帶來沉重的排氣負(fù)擔(dān)，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力和動(dòng)力消耗大等問題帶來了高成本和低工效，而且充入大氣時(shí)帶來污染及靶材的氧化等問題，還會(huì)使工件膜層質(zhì)量下降，明顯不適應(yīng)要求高的大批量鍍膜生產(chǎn)需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種可省時(shí)、省力、減少動(dòng)力消耗和大氣對(duì)鍍膜倉(cāng)和靶材污染的鍍膜裝置，提供一種可使鍍膜倉(cāng)保持一定真空度的節(jié)拍式連續(xù)工作的真空鍍膜系統(tǒng)。本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種節(jié)拍式連續(xù)鍍膜方法。
本發(fā)明提供一種真空鍍膜系統(tǒng)，采用雙倉(cāng)互套結(jié)構(gòu)，一倉(cāng)為鍍膜倉(cāng)，另一倉(cāng)為過渡倉(cāng)(鍍膜倉(cāng)為內(nèi)倉(cāng)，過渡倉(cāng)為外倉(cāng))，兩倉(cāng)互套布置，在該兩倉(cāng)隔壁上設(shè)置有真空閥鎖，開啟該閥鎖實(shí)現(xiàn)鍍膜倉(cāng)和過渡倉(cāng)的連通，使工件在真空條件下進(jìn)行在該兩倉(cāng)之間的換位，關(guān)閉該閥鎖兩倉(cāng)隔離，此時(shí)過渡倉(cāng)的充氣不影響鍍膜倉(cāng)的工作。
所述鍍膜倉(cāng)內(nèi)設(shè)有真空排氣裝置，及濺射、電弧或蒸發(fā)等全部或部分方式的鍍膜裝置。
過渡倉(cāng)內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)工件架的工位，并連接一大排量低真空排氣裝置，另可優(yōu)選設(shè)有加熱系統(tǒng)，可對(duì)待鍍膜工件進(jìn)行預(yù)先出氣和預(yù)熱等前處理；另外，在真空鍍膜系統(tǒng)中還包括工件架系統(tǒng)，所述工件架系統(tǒng)設(shè)有傳動(dòng)裝置，如轉(zhuǎn)桿及其連接系統(tǒng)，可以方便地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和一維彎曲，并且在所述工件架上可裝有一定柔性的板狀工件，或者裝一定厚度和寬度尺寸(因倉(cāng)體大小而異)的剛性散裝工件。工件架上的轉(zhuǎn)桿和剛性散裝工件可靈活地進(jìn)行二維轉(zhuǎn)動(dòng)。在鍍膜倉(cāng)內(nèi)，裝有工件的工件架可以進(jìn)行超過一周的運(yùn)動(dòng)和多周次循環(huán)鍍膜，從而可以在一個(gè)爐次內(nèi)，達(dá)到鍍較厚膜層的要求。
所述鍍膜倉(cāng)或過渡倉(cāng)的截面形狀優(yōu)選是環(huán)形，類似環(huán)形，圓形或類似圓形，所說的兩倉(cāng)最好為同軸。所述真空閥鎖可以是大型閘板閥門或翻板閥門(簡(jiǎn)稱閘門)。
在過渡倉(cāng)內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)工件架的工位，以便待鍍膜工件與已鍍膜產(chǎn)品的進(jìn)、出切換，和在多工位條件下減少充大氣和低真空排氣次數(shù)。
本發(fā)明同時(shí)提供了一種節(jié)拍式連續(xù)鍍膜方法，采用上述互套雙倉(cāng)真空鍍膜系統(tǒng)，一套裝有待鍍膜工件的工件架首先進(jìn)入過渡倉(cāng)，完成出氣和預(yù)熱等前處理，然后這一套工件架在真空狀態(tài)進(jìn)入鍍膜倉(cāng)，利用閘門自動(dòng)關(guān)閉該倉(cāng)，對(duì)鍍膜倉(cāng)進(jìn)行真空排氣和鍍膜；同時(shí)，過渡倉(cāng)充氣至常壓，新的待鍍膜工件進(jìn)入過渡倉(cāng)，并關(guān)閉外倉(cāng)門抽低真空；第一套工件鍍膜完成后，對(duì)鍍膜倉(cāng)充入惰性氣體至低真空，可優(yōu)選采用鍍膜倉(cāng)內(nèi)氣壓略高于過渡倉(cāng)排氣所達(dá)到的低氣壓；再開啟真空閥鎖(閘門)，使鍍膜產(chǎn)品通過該閥鎖進(jìn)入過渡倉(cāng)，然后將等待在過渡倉(cāng)內(nèi)的待鍍膜工件在低真空狀態(tài)送進(jìn)鍍膜倉(cāng)，并關(guān)閉真空閥鎖，在鍍膜倉(cāng)內(nèi)重復(fù)上述高真空排氣和鍍膜流程；在鍍膜倉(cāng)進(jìn)行真空排氣和鍍膜的同時(shí)，過渡倉(cāng)充氣至常壓，鍍膜產(chǎn)品下線，然后新的一套待鍍膜工件進(jìn)入過渡倉(cāng)，關(guān)閉外倉(cāng)門抽低真空而上線，再與鍍膜倉(cāng)內(nèi)完成鍍膜的產(chǎn)品通過打開的閘門進(jìn)行切換，并繼續(xù)完成上述全過程。如此循環(huán)，完成拍節(jié)式連續(xù)鍍膜過程。
利用本發(fā)明的上述裝置，可以實(shí)現(xiàn)鍍膜過程與工件的進(jìn)(裝爐)及出(出爐)等輔助過程相分離，即通過過渡倉(cāng)，可在鍍膜倉(cāng)進(jìn)行高真空排氣和鍍膜期間，脫離鍍膜倉(cāng)，輪流完成工件從待鍍膜工件平臺(tái)到進(jìn)鍍膜倉(cāng)前的轉(zhuǎn)移或者從出鍍膜倉(cāng)后到鍍膜成品平臺(tái)的轉(zhuǎn)移，并完成啟動(dòng)鍍膜倉(cāng)真空排氣之前所必須的低真空排氣和預(yù)熱，以及從出鍍膜倉(cāng)后到鍍膜成品平臺(tái)轉(zhuǎn)移所必要的充氣。
由于采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果適于大批量鍍膜生產(chǎn)；避免鍍膜倉(cāng)從大氣壓至高真空不斷循環(huán)帶來的排氣負(fù)擔(dān)和大氣對(duì)鍍膜倉(cāng)與靶材的污染，提高生產(chǎn)效率，降低成本；可以用連續(xù)方式鍍制較厚的膜層；同時(shí)，這種互套雙倉(cāng)真空鍍膜系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、成本低和占用空間小等明顯優(yōu)勢(shì)。


圖1是本發(fā)明的互套雙倉(cāng)真空鍍膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)I示意圖；圖2是本發(fā)明的互套雙倉(cāng)真空鍍膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)II示意圖。
其中，1-裝卡有待鍍膜工件的工件架，2-過渡倉(cāng)，3-鍍膜倉(cāng)，4-過渡倉(cāng)的門，5-鍍膜倉(cāng)的閘門，6-過渡倉(cāng)真空排氣裝置，7-鍍膜倉(cāng)真空排氣裝置，8-過渡倉(cāng)內(nèi)工位(8A-待鍍膜工件工位，8B-鍍膜產(chǎn)品工位)，9-鍍膜倉(cāng)內(nèi)工件鍍膜工位，10-發(fā)射源。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖以不銹鋼薄板沉積TiN薄膜為例，對(duì)本發(fā)明的鍍膜系統(tǒng)及其使用方法作進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明提供一種互套雙倉(cāng)真空鍍膜系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)分別如圖1和圖2所示包括有內(nèi)倉(cāng)及外倉(cāng)兩部分，內(nèi)倉(cāng)為鍍膜倉(cāng)3，設(shè)有鍍膜倉(cāng)真空排氣裝置7，倉(cāng)內(nèi)設(shè)有濺射、電弧及蒸發(fā)(電子束/熱絲等)等鍍膜裝置系統(tǒng)，其中10為發(fā)射源；外倉(cāng)為過渡倉(cāng)2，設(shè)有前開門4和可設(shè)加熱系統(tǒng)，并連接一大排量低真空排氣裝置6，可對(duì)待鍍膜工件進(jìn)行預(yù)先出氣和預(yù)熱等前處理；在內(nèi)、外倉(cāng)隔壁上設(shè)有高真空閥鎖-閘門5，開啟閘門兩倉(cāng)連通，可以在真空條件下在該兩倉(cāng)之間進(jìn)行工件換位；關(guān)閉閘門兩倉(cāng)隔離，此時(shí)過渡倉(cāng)充氣不影響鍍膜倉(cāng)的正常工作。
使在真空條件下在該兩倉(cāng)之間可以進(jìn)行工件換位。所述真空鍍膜系統(tǒng)內(nèi)還包括裝有待鍍膜工件的工件架1，工件架1設(shè)有轉(zhuǎn)桿及其連接系統(tǒng)，可以方便地運(yùn)動(dòng)和進(jìn)行一維彎曲，并且在所述工件架上可安裝有一定柔性的板狀工件，或者安裝剛性散裝工件。工件架的轉(zhuǎn)桿系統(tǒng)和剛性散裝工件可靈活地進(jìn)行二維轉(zhuǎn)動(dòng)。在鍍膜倉(cāng)內(nèi)優(yōu)先采用定向發(fā)射的可旋轉(zhuǎn)的條狀電弧和磁控濺射源。
圖1所示為一種鍍膜系統(tǒng)，其鍍膜倉(cāng)3的截面為類似環(huán)形，在其內(nèi)壁以內(nèi)留有一敞開的空間，可將真空排氣裝置等置于該空間內(nèi)。圖2所示為另一種鍍膜系統(tǒng)，鍍膜倉(cāng)未設(shè)置內(nèi)壁。
本發(fā)明所提供的鍍膜過程為將裝有待鍍膜工件的一套工件架1首先送入過渡倉(cāng)2內(nèi)的工位8A(過渡倉(cāng)內(nèi)工位8包括至少兩個(gè)具體工位8A和8B)，關(guān)閉過渡倉(cāng)的門4，利用低真空排氣裝置6，將過渡倉(cāng)2連同鍍膜倉(cāng)3一起排氣至低真空0.1Pa～60Pa范圍內(nèi)，可預(yù)熱至所需要的工件溫度；然后在此低真空狀態(tài)將工位8A上的工件架1送入鍍膜倉(cāng)3內(nèi)的工位9，關(guān)閉閘門5，啟動(dòng)鍍膜倉(cāng)3的真空排氣裝置7，裝有工件的工件架1在鍍膜倉(cāng)3中可以行進(jìn)一周以上和可以完成多周次循環(huán)鍍膜，從而可以在一個(gè)爐次內(nèi)，達(dá)到鍍較厚膜層的要求；同時(shí)，過渡倉(cāng)2充氣至常壓，新的待鍍膜工件1進(jìn)入過渡倉(cāng)的工位8A，并關(guān)閉外倉(cāng)門和抽低真空；當(dāng)?shù)谝惶坠ぜ兡ね瓿珊螅蝈兡}(cāng)3內(nèi)充入惰性氣體至低真空1Pa～100Pa，優(yōu)選使鍍膜倉(cāng)3內(nèi)氣壓略高于過渡倉(cāng)2排氣所達(dá)到的低氣壓；再開啟閘門5，并使鍍膜產(chǎn)品通過該閘門進(jìn)入過渡倉(cāng)2內(nèi)工位8B，然后將工位8A上的待鍍膜工件架1在低真空狀態(tài)由過渡倉(cāng)2進(jìn)入鍍膜倉(cāng)3，并關(guān)閉閘門5，再重復(fù)上述鍍膜倉(cāng)真空排氣和鍍膜流程。在鍍膜倉(cāng)3進(jìn)行高真空排氣和鍍膜的同時(shí)，過渡倉(cāng)2充氣至常壓，并使工位8B上的鍍膜產(chǎn)品下線，然后將新的待鍍膜工件架1進(jìn)入過渡倉(cāng)2內(nèi)的工位8A，關(guān)閉過渡倉(cāng)2的門4并抽低真空而上線，和完成上述全過程。如此循環(huán)，可以使鍍膜倉(cāng)能始終不暴露大氣并完成拍節(jié)式地連續(xù)鍍膜過程，進(jìn)行大批量鍍膜生產(chǎn)。
上述鍍膜過程中工件切換和鍍膜等各種過程，可以采用PLC或IPC全自動(dòng)控制。
利用本發(fā)明的上述裝置，可以用過渡倉(cāng)使鍍膜倉(cāng)的高真空排氣及鍍膜這兩個(gè)主要過程與工件的進(jìn)、出以及鍍膜前處理等輔助過程相分離，省去了傳統(tǒng)的鍍膜倉(cāng)內(nèi)全部工件在進(jìn)、出期間內(nèi)低真空與大氣之間的排氣過程、充氣過程及其所帶來的大氣對(duì)鍍膜倉(cāng)和靶材的污染，從而可以大幅度地增加鍍膜倉(cāng)進(jìn)行鍍膜工作時(shí)間，并保證鍍膜倉(cāng)內(nèi)始終處于潔凈真空狀態(tài)；同時(shí)，在鍍膜倉(cāng)內(nèi)工件可以行進(jìn)一周以上，進(jìn)行多次循環(huán)鍍膜，一個(gè)爐次就能得到較厚的膜層；當(dāng)鍍膜倉(cāng)始終在真空狀態(tài)工作期間，過渡倉(cāng)工作于低真空至常壓，輪流完成工件從待鍍膜工件平臺(tái)到鍍膜倉(cāng)和從鍍膜倉(cāng)到鍍膜成品平臺(tái)轉(zhuǎn)移期間內(nèi)低真空(0.1Pa-100Pa)與大氣之間的排氣和充氣過程，以及鍍膜前預(yù)熱。
由于采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果避免了傳統(tǒng)的鍍膜倉(cāng)在大氣壓-低真空-高真空的不斷循環(huán)帶來的排氣負(fù)擔(dān)和大氣對(duì)鍍膜倉(cāng)與靶材的污染，提高生產(chǎn)效率，降低成本，適于大批量鍍膜生產(chǎn)；同時(shí)，可用多周連續(xù)鍍膜在一個(gè)爐次內(nèi)得到較厚的膜層；而且，這種互套雙倉(cāng)真空鍍膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、成本低和占用空間小等明顯優(yōu)勢(shì)。
最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例只是用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種真空鍍膜系統(tǒng)，其特征在于(1)鍍膜系統(tǒng)的空間布局為雙倉(cāng)互套結(jié)構(gòu)，一倉(cāng)為鍍膜倉(cāng)，另一倉(cāng)為過渡倉(cāng)；在該兩倉(cāng)隔壁上設(shè)置有真空閥鎖，開啟該閥鎖實(shí)現(xiàn)鍍膜倉(cāng)和過渡倉(cāng)的連通，使工件在真空條件下進(jìn)行在該兩倉(cāng)之間的換位，關(guān)閉該閥鎖兩倉(cāng)隔離，此時(shí)過渡倉(cāng)的充氣不影響鍍膜倉(cāng)的工作；(2)所述鍍膜倉(cāng)設(shè)有真空排氣裝置及鍍膜裝置；(3)在所述過渡倉(cāng)內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)工件架的工位，并連接一真空排氣裝置；(4)在所述真空鍍膜系統(tǒng)中包括工件架系統(tǒng)，所述工件架系統(tǒng)設(shè)有傳動(dòng)裝置，可以方便地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和一維彎曲，并且在所述工件架上可固定一定柔性的板狀工件，或者裝卡剛性散裝工件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和鍍膜，工件架上的轉(zhuǎn)桿和剛性散裝工件在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)可選擇進(jìn)行二維轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空鍍膜系統(tǒng)，其特征在于所述鍍膜倉(cāng)或過渡倉(cāng)的截面為環(huán)形，類似環(huán)形，圓形或類似圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空鍍膜系統(tǒng)，其特征在于在鍍膜倉(cāng)內(nèi)，裝有工件的工件架可以進(jìn)行超過一周的運(yùn)動(dòng)和多周次循環(huán)鍍膜，從而可以在一個(gè)爐次內(nèi)，達(dá)到鍍較厚膜層的要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空鍍膜系統(tǒng)，其特征在于在鍍膜倉(cāng)內(nèi)包括在工件架運(yùn)動(dòng)軌跡的一側(cè)單面布置的條狀或點(diǎn)狀發(fā)射源，或在工件架運(yùn)動(dòng)軌跡的兩側(cè)雙面布置的條狀發(fā)射源；所述發(fā)射源可以發(fā)射多種單質(zhì)或復(fù)合源材料，不同部位的發(fā)射源可以配備同一種或不同種源材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空鍍膜系統(tǒng)，其特征在于發(fā)射源為定向發(fā)射的可旋轉(zhuǎn)的條狀電弧和磁控濺射源。
6.一種節(jié)拍式連續(xù)鍍膜方法，其特征在于采用權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的真空鍍膜系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的節(jié)拍式連續(xù)鍍膜方法，其特征在于其鍍膜過程為一套裝有待鍍膜工件的工件架首先進(jìn)入過渡倉(cāng)，完成前處理，然后這一套工件架在真空狀態(tài)進(jìn)入鍍膜倉(cāng)，利用真空閥鎖自動(dòng)關(guān)閉該倉(cāng)，進(jìn)行真空排氣和鍍膜；同時(shí)，過渡倉(cāng)充氣至常壓，新的待鍍膜工件進(jìn)入過渡倉(cāng)的待鍍膜工件工位，并關(guān)閉過渡倉(cāng)的門并抽低真空；當(dāng)?shù)谝惶坠ぜ兡ね瓿珊?，?duì)鍍膜倉(cāng)充入惰性氣體至低真空；再開啟真空閥鎖，使鍍膜產(chǎn)品通過該閥鎖進(jìn)入過渡倉(cāng)的鍍膜產(chǎn)品工位，然后將等待在過渡倉(cāng)內(nèi)的待鍍膜工件工位上的工件在低真空狀態(tài)送進(jìn)鍍膜倉(cāng)，并關(guān)閉真空閥鎖，在鍍膜倉(cāng)內(nèi)重復(fù)上述真空排氣和鍍膜流程；在鍍膜倉(cāng)進(jìn)行真空排氣和鍍膜的同時(shí)，過渡倉(cāng)充氣至常壓，鍍膜產(chǎn)品下線，然后新的待鍍膜工件進(jìn)入過渡倉(cāng)，關(guān)閉過渡倉(cāng)的門并抽低真空而上線，并繼續(xù)完成上述全過程，如此循環(huán)，完成拍節(jié)式連續(xù)鍍膜過程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的節(jié)拍式連續(xù)鍍膜方法，其特征在于所說的當(dāng)?shù)谝惶坠ぜ兡ね瓿珊螅瑢?duì)鍍膜倉(cāng)充入惰性氣體至低真空，其中鍍膜倉(cāng)內(nèi)氣壓略高于過渡倉(cāng)排氣所達(dá)到的低氣壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的節(jié)拍式連續(xù)鍍膜方法，其特征在于各個(gè)操作過程采用PLC或IPC全自動(dòng)控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種真空鍍膜系統(tǒng)，其空間布局采用互套雙倉(cāng)結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)鍍膜倉(cāng)和一個(gè)過渡倉(cāng)，通過設(shè)置在兩倉(cāng)隔壁上的高真空閥鎖，開啟閘門兩倉(cāng)連通，可以在真空條件下在該兩倉(cāng)之間進(jìn)行工件換位；關(guān)閉閘門兩倉(cāng)隔離，此時(shí)過渡倉(cāng)充氣不影響鍍膜倉(cāng)的正常工作。這種互套雙倉(cāng)真空鍍膜系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、成本低和占用空間小等明顯優(yōu)勢(shì)。同時(shí)本發(fā)明還公開了一種采用上述裝置進(jìn)行節(jié)拍式連續(xù)鍍膜的方法，通過上述裝置實(shí)現(xiàn)大批量鍍膜生產(chǎn)，可以提高生產(chǎn)效率，降低成本。
文檔編號(hào)C23C14/54GK1990900SQ200510135230
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者劉陽 申請(qǐng)人:北京實(shí)力源科技開發(fā)有限責(zé)任公司, 劉陽