CN100529166C - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够对依然装载于成型加工用的模具上的基体材料进行成膜加工的成膜装置。该装置具有一端利用底部封闭，另一端开放的筒状的框体(1h)、设置于所述底部内表面的靶(1a)、以及贯通框体(1h)的壁部形成的端口(3b)。

Description

成膜装置

技术领域

本发明涉及成膜装置。更详细地说，涉及能够对成型加工之后依然留在模具上的基体材料进行成膜加工的成膜装置。

背景技术

已有的成膜装置将基体材料装载于成膜装置用的托架或成膜装置本身(成膜装置等)上进行成膜加工。因此使用于汽车上的车灯的反射器等基体材料在成型加工之后从模具上取下，装载于成膜装置等上进行成膜加工。

发明内容

如上所述，在已有的成膜装置中，在成型加工之后，需要从模具上回收基体材料，装载于成膜装置等上进行成膜加工的步骤。

本发明的目的在于，提供通过在成型加工之后对依然装载在模具上的基体材料进行成膜加工，不需要从模具上取下基体材料并安装于成膜装置的步骤，能够减少产品的加工工序，而且减少产品的加工时间和加工成本的成膜装置。

为了解决上述课题，本发明的成膜装置具有：具备两端，一端利用底部封闭，另一端开放的筒状的框体、设置于所述底部内表面的靶、以及贯通所述框体的壁部形成的端口；所述框体的另一端的端面，构成能够与留在模具上的基体材料的周围的模具接合面接合的接合面(权利要求1)。采用这样的结构时，能够对依然装载在模具上的基体材料进行成膜加工，因此能够减少产品的加工工序，而且减少产品的加工时间和加工成本。

也可以所述靶设置为与所述壁部电气绝缘(权利要求2)。

也可以所述底部具有导电性(权利要求3)。采用这样的结构时，能够通过所示底部对所述靶施加电压，因此能够简化成膜装置的电气系统。

也可以所述底部的外表面具有电气连接端子(权利要求4)。

也可以在所述壁部配设门阀以对所述框体的开放的另一端与所述靶的连通进行开闭控制(权利要求5)。采用这样的结构时，能够包围着所述靶的主面形成预备性闭锁空间，因此能够谋求缩短抽真空的时间和保护所述靶。

也可以所述成膜装置具有：装置部，所述靶配设于所述装置部的前面，并且所述电气连接端子配设于所述装置部的后面、贯通壁部地形成所述端口的筒状端口部、具有电气绝缘性的环状绝缘衬垫、具有贯通孔而且在该贯通孔上配设可开闭的门阀的门阀部、以及具有贯通孔而且在该贯通孔的周围的外表面上形成与模具接合面接合的接合面的转接器部；其中所述装置部向所述转接器部的方向为前方；所述端口部的后端通过所述绝缘衬垫与所述装置部的前面的所述靶的周围部分接合，而且在该端口部的前端依序接合所述门阀部和所述转接器部，所述绝缘衬垫的内孔，所述端口部的内孔、所述门阀部的贯通孔、以及所述转接器部的贯通孔相互连通，而且形成为所述转接器部的所述接合面位于前端的结构，并且形成为该接合面能够与留在模具上的基体材料周围的模具接合面接合(权利要求6)。

也可以所述装置部在所述靶的背后具有磁体和冷却系统(权利要求7)。采用这样的结构时，能够实施磁控管溅射。

也可以在所述转接器部的所述贯通孔的周围的外表面上，形成在与所述留在模具上的基体材料的周围的模具接合面接合时能够覆盖所述基体材料的规定的一部分的防附着部(权利要求8)。采用这样的结构时，能够不在规定的场所成膜。

也可以在所述端口上连接具有阀门、减压用的腔室和真空泵的配管，形成所述配管能够有选择地切换真空泵与减压用的腔室的连接的结构(权利要求9)。采用这样的结构时，能够利用减压用的腔室缩短抽真空的时间。

如上所述，本发明能够在成型加工之后对依然装载在成型加工用的模具上的基体材料进行成膜加工，因此能够实现减少产品的加工工序，而且减少产品的加工时间和加工成本的效果。

附图说明

图1是表示本发明实施形态1的成膜装置的大概结构的结构图，(a)是正面图，(b)是侧面图，(c)是背面图。

图2是表示图1的成膜装置的结合构造的分解立体图。

图3是表示图1的III-III线断面上的成膜装置、模具、基体材料的结合构造的剖面图。

图4是表示采用图1的成膜装置的成膜工序的大概情况的流程图。

图5是表示与图3相同的断面线上的，本发明实施形态2的成膜装置、模具、基体材料的结合构造的剖面图。

图6是例示图5的成膜装置上连接的排气系统的概略结构的配管图。

符号说明

1    装置部

1a   靶

1b   磁体

1c、1p  冷却液流路

1d   冷却液配管连接部

1e   接合面

1f  电气连接端子

1g  螺栓插通孔

1h  框体

2   绝缘衬垫

2c  内孔

2g  螺栓插通孔

3   端口部

3a  端口

3b  配管连接部

3c  内孔

3e  第1端面

3f  第2端面

3g  螺丝孔

3j  螺栓插通孔

4   门阀部

4a  阀体

4b  阀体移动空间

4c  贯通孔

4e、4f  接合面

4j  螺丝孔

4k  螺丝孔

4n、4m  凸起部(ボス部)

5   转接器部

5a  防附着部

5b  O形环

5c  贯通孔

5e  第1面

5f  开口侧端面(第2面)

5k  螺栓插通孔

7、8、9螺栓

11  绝缘保护构件

13  端口部

13a 端口

13b 配管连接部

13c  内孔

13e  第1端面

13f  第2端面

13k  螺丝孔

15   凹部

15a  阶梯部

21、22、23  配管

24   减压用的腔室

50   中心轴

61   零件成型用的凹部

100、110  成膜装置

200  排气系统

A    预备性闭锁空间

B    闭锁空间

C    闭锁空间

V1、V2、V3  阀门

P1   第1真空泵

P2   第2真空泵

W    基体材料

Wa   成膜面

P    模具

Pa   模具接合面

P’  模具

具体实施方式

下面参照图附图对实施本发明用的最佳形态进行说明。

实施形态1

图1是表示本发明实施形态1的成膜装置100的大概结构的结构图，(a)是正面图，(b)是侧面图，(c)是背面图。图2是表示图1的成膜装置100的结合构造的分解立体图。为了便于说明，将结构要素分解表示。图3是表示图1的III-III线断面上的成膜装置100、模具P、基体材料W的结合构造的剖面图。又，在图3中，螺栓7、8、9以及绝缘保护构件11仅表示出一部分，相同的螺栓等的图示省略。

首先对总体结构进行说明。如图1～图3所示，成膜装置100，作为总体，具有一端利用底部(即装置部1)封闭，另一端开放的筒状的形状，在底部内表面上配置靶1a，开口侧端面5f具有环状接合面。靶1a如下所述与筒状的成膜装置100的内孔2c的壁面、内孔3c的壁面、贯通孔4c的壁面、贯通孔5c的壁面、以及开放侧端面5f成电气绝缘配置。又，成膜装置100上形成连通闭锁空间B与成膜装置100的外部的之间的单个或多个端口3a。

在这里，成膜装置100分为装置部1、绝缘衬垫2、端口部3、门阀部4、转接器部5构成。这些构件利用螺栓7、8、9相互紧密连接形成一体。而且装置部1的靶1a的主面、衬垫2的内孔2c、端口部3的内孔3c、门阀部4的贯通孔4c、以及转接器部5的贯通孔5c配设为共有中心轴。借助于此，闭锁空间B形成为以靶1a为底面的柱状。而且这些构件在其接合面上隔着O形环等密封材料(未图示)形成为一体。借助于此，闭锁空间B形成气密结构。

下面以从装置部1向转接器部5的方向作为前方，对各构件的结构进行详细说明。

装置部1具有由刚性材料构成的框体1h。框体1h的形状如图3所示，即在大直径部的前端面上，共有中心轴50地突出连接着小直径部，形成带有阶梯的圆柱状。然后在小直径部的前端面上配设靶1a。也就是说，在小直径部的前端面上形成具有阶梯部15a的凹部15，阶梯部15a上液体密封地配设靶1a。而且在靶1a的背面上配设磁体1b，并且在与凹部15的内表面之间保持间隙(冷却液流路1c)。在凹部15的底面上形成一对达到大直径部的后端面的冷却液流路1p、1p。而且在一对冷却液流路1p、1p的开口部上，向大直径部的后端面、即装置1的后面突出地分别配设一对冷却液配管连接部1d、1d。冷却液配管连接部1d由冷却液入口用和冷却液出口用的一对构成。这样形成能够从一冷却液配管连接部1d经一冷却液流路1p到达冷却液流路1c，经过另一冷却液流路1p到达冷却液配管连接部1d的冷却液流路，能够对靶1a和磁体1b进行冷却。

而且装置部1的阶梯面构成接合面1e。在该接合面1e上形成多个螺栓插通孔1g以贯通大直径部。

又在框体1h的后面突出设置电气连接端子1f。电气连接端子1f与靶1a电气连接。在这里，框体1h用高电导率的金属构成，以此连接电气连接端子1f与靶1a。

端口部3形成为筒状。作为端口部3的后端面的第1端面3e，形成为能够与装置部1的接合面1e接合的环状的形状，即与装置部1的大直径部具有大致相同的外径，而且具有比装置部1的小直径部大的内径(内孔3c的直径)。而且在第1端面3e上，与装置部1的螺栓插通孔1g对应地形成螺丝孔3g。在端口部3的壁部，将其贯通形成端口3a。在这里，在圆周方向上形成3个端口3a，但是可以是单数也可以是复数。端口3a的向端口部3的外周面的开口部配设配管连接部3b。又，端口部3的壁部，其前端部向内延伸设置，贯通该延伸设置的部分形成多个螺栓插通孔3j。

绝缘衬垫2形成为具有与端口部3的第1端面3e大致相同的外径和内径(内孔2c的直径)的中空圆板状。又在绝缘衬垫2上与装置部1的螺栓插通孔1g对应地形成螺栓插通孔2g。又，绝缘衬垫2为了使装置部1的接合面1e与端口部3的第1端面3e之间电气绝缘并且实现密封，利用橡胶制造的衬垫等具有电气绝缘性和弹性的材料构成。

在这里，对装置部1、绝缘衬垫2、端口部3的结合结构进行说明。装置部1与端口部3，使绝缘衬垫2介于接合面1e与第1端面3e之间，用螺栓将其相互紧固以形成一体。借助于此，装置部1与端口部3相互不接触，而且形成绝缘衬垫2介于接合面1e与第1端面3e的相互对向的全部部分之间的结构。又，在用螺栓9进行紧固时，在螺栓插通孔1g与2g中插通具有带凸缘的圆筒状的电气绝缘性的绝缘保护构件11，将该绝缘保护构件11插通后将螺栓9拧在端口部3的螺丝孔3g中。以此防止装置部1与端口部3通过螺栓9在电气上导通。

门阀部4其整体形成为中央具有贯通孔4c的矩形的板状。在门阀部4的内部，横过贯通孔4c形成板状的阀体移动空间4b。板状的阀体4a可在阀体移动空间4b内滑移以开闭贯通孔4c地容纳于阀体移动空间4b中。阀体4a连接于未图示的汽缸的活塞杆等致动器上，由该致动器矩形滑动驱动，开闭贯通孔4c。该致动器与门阀部的滑动部被适当密封，借助于此，阀体移动空间4b在阀体4a滑移时也对外部保持气密密封，使外部气体不能够流入。而且贯通孔4c设定为具有比基体材料W的成膜面Wa大的断面积。而且在贯通孔4c的两边的开口的周围分别设置凸起部4n、4m，该凸起部的端面构成接合面4e、4f。接合面4e上与端口部3的螺栓插通孔3j对应地形成螺丝孔4j。又在接合面4f上形成螺丝孔4k。该密封部4，具体地说，在实施形态1中用公知的真空设备用的门阀(S·K·K真空工程株式会社制造的高真空门阀(带保护环))构成。

门阀部4相对于端口部3，贯通孔4c与端口部3的内孔3c共有中心轴50，而且接合面4e与端口部3的第2接合面3f接合然后用螺栓8紧固形成一体。螺栓8插通端口部3的螺栓插通孔3j然后拧紧在门阀部4的螺丝孔4j中。又，端口部3的第2端面3f与门阀部4的接合面4e的接合部利用未图示的密封构件密封。

转接器部5在这里形成为正方形的板状，在中央部形成贯通孔5c。而且，转接器部5的后面、即第1面5e构成与门阀部4的接合面4f的接合面。又，转接器部5的前面、即第2面5f构成与模具P的模具结合面Pa的接合面。在该第2面5f上，在贯通孔5c的开口周围突出设置环状的防附着部5a。

也就是说，在模具P的模具接合面Pa上形成零件成型用的凹部61，在该零件成型用的凹部61中形成基体材料W。转接器部5的贯通孔5c的开口形成为，在转接器部5与模具P接合时该基体材料W的应该成膜的表面(以下称为“成膜面”)Wa曝露于贯通孔5c(换句话说成膜装置100的闭锁空间B)。或是贯通孔5c的壁面与成膜面Wa的外周一致地形成，在模具接合面Pa上不形成膜。另一方面，因基体材料W而不同，有时候在成膜面Wa的外缘部具有不能够成膜的表面(以下称为“非成膜面”)，因此在转接器部5的贯通孔5c的开口的周围，形成在转接器部5与模具P接合时与该基体材料W的非成膜面接触并将其覆盖的环状的防附着部5a。这样的所谓基体材料的W的非成膜面，是例如基体材料W为与其他零件接合使用的零件的情况下的该接合面。又，在基体材料W的成型中，有时候基体材料W的外缘部形成于比模具接合面Pa更前方一侧的位置、即比模具接合面Pa更靠里边的位置。因此防附着部5a形成为凸部的形状。

在转接器部5的第2面5f上，在与门阀部4的螺丝孔4k对应的位置上设置容纳螺栓7的头部用的凹部(锪孔)，在该锪孔形成螺栓插通孔5k。又，在第2面5f上而围着防附着部5a配设O形环5b。

转接器部5对门阀4，贯通孔5c与门阀部4的贯通孔4c共有中心轴50，而且第1面5e与门阀部4的接合部4f接合，然后用螺栓7紧固形成一体。螺栓7插通转接器部5的螺栓插通孔5k，拧紧门阀部4的螺丝孔4k中。该螺栓7的头部容纳于螺栓插通孔5k的锪孔中，因此在模具P与转接器部5接合时能够防止螺栓7的头部与模具P接触。又，转接器部5的第1面5e与门阀部4的接合面4f的接合部利用未图示的密封构件密封。

如上所述，成膜装置100是将装置部1、绝缘衬垫2、端口部3、门阀部4、以及转接器部5依序接合构成的。

下面对这样构成的成膜装置100的动作进行说明。

图4是表示采用图1的成膜装置100的成膜工序的大概情况的流程图。图中，成膜装置100将图3的剖面图简化表示。

首先，如图4(a)所示，基体材料W利用模具P、P’形成。

然后，如图4(b)所示，成型后使模具P、P’的模具接合面分离。基体材料W留在模具P上，成膜面Wa露出。

另一方面，在成膜装置100中，通过规定的操作驱动致动器(未图示)，阀体4a将贯通孔4c关闭，由阀体4a、内孔2c、内孔3c、贯通孔4c、以及装置部1，预备性构成闭锁空间A。配管连接部3b连接配管(未图示)与公知的真空泵(未图示)，借助于该真空泵，预备性地使闭锁空间A形成为一定压力的真空状态。通过预先形成真空状态，能够缩短与基体材料W接合之后的抽真空所需要的时间。又，在成膜以外的时间，使门阀部4处于关闭状态，通过使靶1a处于真空中，能够防止靶1a受到损伤，特别是能够防止其受到氧化。

又在冷却液配管连接部1d、1d上，从外部连接配管，冷却液流过冷却液流路1p、1c。

还有，配管连接部3b的一部分也可以不与真空泵连接，而通过开闭阀与公知的气体供给装置连接。这是为了能够提供氩气等发电气体和甲烷气体等反应性气体。

接着，如图4(c)所示，使模具P或成膜装置100中的一方或双方移动，使成膜装置100的转接器部5的第2面5f与模具P的模具接合面Pa接合。在模具接合面Pa与成膜装置100的接合中，基体材料W的成膜面Wa与贯通孔5c相对，O形环5b在整个一周上与模具接合面Pa接合，而且使防附着部5a与基体材料W的规定地方接触(将规定的地方覆盖)。在这里，成膜装置100利用机器框架等的支持构件(未图示)加以支持，从后面赋予接合力。在这样的支持结构中，装置部1由于被施加溅射用的电压，为了支持成膜装置100，有必要对装置部1以外的地方加以支持。例如可以支持转接器部5。

接着，如图4(d)所示，借助于规定的操作，在致动器的驱动下，阀体4a从贯通孔4c后退，由成膜面Wa、防附着部5a、贯通孔5c、贯通孔4c、内孔3c、内孔2c、以及装置部1，形成闭锁空间B。然后，通过端口3a和配管连接部3b，利用真空泵抽真空，闭锁空间B形成规定的高真空状态。在这里，由于预先使闭锁空间A预备性形成真空状态，在阀体4a打开后可以缩短抽真空的时间。又，在模具接合面Pa与转接器部5之间，利用O形环5b可以防止外部气体流入。

然后，在靶1a(正确地说是在电气连接端子1f与端口部3之间)时间规定的电压，从靶1a溅射出来的成膜材料在闭锁空间B内移动，析出于基体材料W的成膜面Wa上，以此在成膜面Wa上成膜。也就是说，闭锁空间B作为真空腔室起作用。在这里，装置部1以外的结构要素和基体材料W利用绝缘衬垫2以及绝缘保护构件11与装置部1电气绝缘，因此通过在装置部1的电气连接端子1f上施加电压，能够在靶1a与装置部1以外的结构要素以及基体材料W之间产生电位差。又，由于在靶1a的背后设置磁体1b，因此能够实现磁控管溅射。

这种成膜过程与公知的成膜装置相同。还有，根据需要也可以从一部分端口3a注入放电气体和反应性气体。

接着，如图4(e)所示，在成膜完成后，利用规定的操作由致动器驱动，阀体4a关闭贯通孔4c。以此预备性地维持闭锁空间A的真空状态。

其后，如图4(f)所示，将模具P与成膜装置100分开。

接着，如图4(g)所示，从模具P上取下成膜后的基体材料W。

还有，在上面所述中，例示了磁控管溅射，但是本发明由于可以将闭锁空间B作为真空腔室使用，因此通过改变与基体材料W的成膜面Wa对置的闭锁空间B的壁面、即靶的配设场所中的装置类的配置，可以实现各种真空成膜方法。

实施形态2

本发明的实施形态2例示将实施形态1的门阀部4省略的成膜装置110。

图5是表示与图3相同的断面上的，成膜装置110、模具P、基体材料W的接合构造的剖面图。

成膜装置110是将装置部1、绝缘衬垫2、端口部13、转接器部5依序接合，利用螺栓7、9形成一体构成的。除了不具有门阀部4以及具有端口部3的形状改变而形成的端口部13以外，其他与实施形态1的成膜装置100相同。

在这里，端口部13形成第2端面13f与转接器部5的第1面5e接合的结构。在第2端面13f上与螺栓插通孔5k对应形成螺丝孔13k。又，第2端面13f的向内的延伸设置部的壁厚比实施形态1的第2端面3f的向内的延伸设置部厚度大。

其他结构要素与成膜装置100相同，因此其说明省略。

转接器部5相对于端口部13，贯通孔5c与端口13的内孔13c共有中心轴50，而且第1面5e与端口部13的第2端面13f接合，用螺栓7紧固形成一体。螺栓7插通转接器部5的螺栓插通孔5k，拧紧在端口部13的螺丝孔13k中。

第1面5e与第2端面13f的接合部被适当密封。

又，这样构成的第2实施形态的成膜装置110的动作，除了没有门阀部4的动作外，与实施形态1的成膜装置100相同。

成膜装置110在模具P与成膜装置110接合之后，通过端口13a以及配管连接部13b将由成膜面Wa、防附着部5a、贯通孔5c、内孔13c、内孔2c、以及装置部1形成的闭锁空间C抽真空。

在这里，图6是例示图5的成膜装置110上连接的排气系统200的概略结构的配管图。

排气系统200形成具有配管21、22、23、真空泵P1、P2、减压用腔室24、以及阀门V1、V2、V3的结构。

配管21其一端连接于配管连接部13b，另一端与配管22、23的一端分别连接。

配管22的另一端连接于第2真空泵P2的吸入端口。又，配管22上从上述一端侧开始依序配设阀门V2、减压用腔室24、第1真空泵P1、阀门P3。第1真空泵P1、其吸入端口连接于减压用腔室24。

配管23在中途具有阀门V1，另一端连接于第2真空泵P2的吸入端口。

下面对这样构成的排气系统200的动作进行说明。

在图6中，首先关闭阀门V1、V2，打开阀门V3。然后，使第1真空泵P1和第2真空泵P2动作，位于阀门V2与第1真空泵之间的配管(22)以及减压用腔室24内达到高真空状态，位于真空泵P1以及阀门V1与第2真空泵P2之间的配管(22、23)内达到真空状态。

其后，关闭阀门V3，打开阀门V1。然后一旦闭锁空间C达到一定的真空度，就关闭阀门V1同时打开阀门V2，闭锁空间C与减压用腔室24连通。这样能够减少闭锁空间C抽真空的时间。

工业应用性

本发明能够对成型加工后依然装载于成型加工用的模具上的基体材料进行成膜加工，因此作为能够减少产品的加工工序，从而缩短产品的加工时间的成膜装置是有用的。

Claims (9)

1.一种成膜装置，其特征在于，具有

具备两端，一端利用底部封闭，另一端开放的筒状的框体、

设置于所述底部内表面的靶、以及

贯通所述框体的壁部形成的端口；

所述框体的另一端的端面，构成能够与留在模具上的基体材料的周围的模具接合面接合的接合面。

2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，所述靶设置为与所述壁部电气绝缘。

3.根据权利要求2所述的成膜装置，其特征在于，所述底部具有导电性。

4.根据权利要求3所述的成膜装置，其特征在于，所述底部的外表面具有电气连接端子。

5.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，在所述壁部配设门阀以对所述框体的开放的另一端与所述靶的连通进行开闭控制。

6.根据权利要求5所述的成膜装置，其特征在于，

具有

装置部，所述靶配设于所述装置部的前面，并且所述电气连接端子配设于所述装置部的后面、

贯通壁部地形成所述端口的筒状端口部、

具有电气绝缘性的环状绝缘衬垫、

具有贯通孔而且在该贯通孔上配设可开闭的门阀的门阀部、以及

具有贯通孔而且在该贯通孔的周围的外表面上形成与模具接合面接合的接合面的转接器部；

其中所述装置部向所述转接器部的方向为前方；

所述端口部的后端通过所述绝缘衬垫与所述装置部的前面的所述靶的周围部分接合，而且在该端口部的前端依序接合所述门阀部和所述转接器部，

所述绝缘衬垫的内孔，所述端口部的内孔、所述门阀部的贯通孔、以及所述转接器部的贯通孔相互连通，而且形成为所述转接器部的所述接合面位于前端的结构，并且形成为该接合面能够与留在模具上的基体材料周围的模具接合面接合。

7.根据权利要求6所述的成膜装置，其特征在于，所述装置部在所述靶的背后具有磁体和冷却系统。

8.根据权利要求6所述的成膜装置，其特征在于，在所述转接器部的所述贯通孔的周围的外表面上，形成在与所述留在模具上的基体材料的周围的模具接合面接合时能够覆盖所述基体材料的规定的一部分的防附着部。

9.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，

在所述端口上连接具有阀门、减压用的腔室和真空泵的配管，

形成所述配管能够有选择地切换真空泵与减压用的腔室的连接的结构。

Images