CN101878320B - 镀膜设备的框架式真空室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及镀膜设备的框架式真空室，该真空室包括一个用镶嵌板镶嵌的框架。镶嵌板与框架一起组成一个可产生真空的空间。该框架的蒙皮最好用一整块金属件切去大面积材料制成，由此形成镶嵌板的孔洞，其优点是，镶嵌板嵌入的地方没有焊缝。

Description

镀膜设备的框架式真空室

技术领域

本发明涉及一种真空室，特别是镀膜设备的真空室。

背景技术

业内熟知的PVD(物理汽相沉积)或CVD(化学汽相沉积)镀膜工艺例如是一种在真空条件下的镀膜方法。PVD是基本上基于物理沉积把材料镀覆在被镀工件上，而CVD则是基本上基于化学反应的镀膜方法。两种方法的共同点都是在高真空条件下(10^-3毫巴至10^-7毫巴)或超高真空条件下(10^-7毫巴至10^-12毫巴)进行。在本发明的范围内，真空泛指在一定容积内的流体状态具有低于10^-1毫巴的压力。

为了产生真空，通常要从密闭的容器中抽出流体。这种容器通常是用贵金属制成的整体箱体。这是为了防止可能的泄漏并为了产生高的真空。

DE 9404022论述了这种用整体箱体制成的常规真空室在每次进行更改时都会涉及较大的费用问题(拆开、焊接等等)。所以该文献建议真空室从一开始就不用整体制成，而是把功能平面(被镀工件、金属蒸汽源和泵平面)分成法兰连接的区段。此外，在将来扩建时，上端和下端可用法兰连接的盖来实现。

虽然把真空室分成法兰连接区段的这种方法对要进行的更改具有高度灵活性的优点，但这毕竟导致在更改时仍须进行静力计算，来确保用法兰连接的零部件组成的真空室具有所需的稳定性，以便承受与压差(室内与室外)有关的力。

所以这就需要真空室既可按简便而灵活的方式相对于功能元件进行更改，但同时又被设计成不论功能元件具体如何布置都能保证足够的稳定性。

发明内容

所以本发明的目的在于满足上述需要，即提出一种真空室，它既可按简便而灵活的方式相对于功能元件进行更改，但同时又被设计成不论功能元件具体如何布置都能保证其足够的稳定性。

根据本发明，这个目的是通过把真空室设计成可嵌入镶嵌板的框架结构来实现的。该框架构成真空室的稳定支架。在镶嵌板上可预先安装诸如泵、被镀工件或金属蒸汽源之类的附加部分。镶嵌板与框架以机械方式并按真空密封要求进行连接。其中为了制作多个不同的真空室，可把框架设计成许多标准件，并由此可廉价制作。在特殊用户要求的情况下，也不再需要对框架进行加工，因为完全可通过镶嵌板的匹配来满足用户的要求。在镶嵌板上预先安装诸如工件、金属蒸汽源或真空泵之类的功能元件，但也可相互从真空室到真空室用不同的方式设置观察孔。由于真空室的框架具有所需的稳定性，所以对这种方案来说无须每次进行真空室的静力计算。

附图说明

下面结合例子和附图来详细说明本发明。

图1表示本发明真空室的框架；

图2表示带有图1框架和安装有镶嵌板的本发明真空室；

图3表示带有容易打开的门的图2真空室；

图4a表示本发明真空室内部的一部分；

图4b表示从外面看去的相当于图4a的部分；

图5a表示本发明真空室的框架的一个冲裁件的前视图；

图5b表示相当于图5a冲裁件的横截面；

图5c表示本发明一个室的镶嵌板的前视图；

图5d表示图5c的相应横截面；

图5e表示框架冲裁件和图5c至5d所示冲裁件的镶嵌板的透视图；

图6a表示用一块料板切出的用于弯制框架组成部件的平面形状示意图；

图6b表示图6a的料板，其中已有两个板条向上弯成支撑板；

图6c表示连接图6b料板的顶盖；

图7表示框架断面一部分的一种结构型式，这种结构型式可在保持稳定性的情况下进行镶嵌板的简便的定心的嵌入；

图8a表示带孔的金属板，该金属板可以弯曲和构成真空室框架的蒙皮部分；

图8b表示带孔的金属板，它可弯曲和构成真空室框架的门的部分；

图9表示图8a和8b所示的金属板及其弯曲构成蒙皮框架的情况；

图10表示框架断面的一部分的一种结构型式，这种结构型式可在保持稳定性的情况下进行镶嵌板的简便的定心的嵌入。

具体实施方式

图1所示的例子涉及一个正棱柱体，其底面为规则的八角形。在这种情况下可称为框架，因为对棱柱的蒙皮来说，只有在蒙皮棱角的区域才有金属材料，且这种材料作为连接板构成。连接板连接棱柱的底面。该框架可承受并经得住真空室中例如在抽真空时产生的拉力、压力和弯曲力。在装载转盘内例如通过吊车钩进行真空室运输可能产生附加的载荷。由于框架结构，产生大面积的孔洞，在这些孔洞中可嵌入镶嵌板5，如图2所示。按图1，在底面内附加设置有大面积的孔洞，在这里也用镶嵌板7嵌入其中。这也在表示一个完整的本发明真空室的一种结构型式的图2中示出。在图2中只是示意地示出了真空室的一个可向上打开的门。也可不同于此例而用几个门。图3示出了带有一扇打开门的本发明真空室。通过这扇门一方面可把要进行真空处理的工件装入该真空室中，但就本发明而言，重要的是，可通过该门从外部安装镶嵌板并从内部将其固定在框架上。

图4a表示镶嵌板用机械方式可拆卸固定在框架一部分上的真空室内腔的一部分。镶嵌板在此例中用锚铁件固定在框架3上。

镶嵌板的边缘轮廓与框架的边缘轮廓相吻合，亦即镶嵌板的第一面适配框架构成的孔洞，而与第一面对面的第二面则不适配框架构成的孔洞，这可例如通过台阶状的断面来实现，如图5a至5d所示。图5a表示框架的一个冲裁件的前视图，图5b则表示相应的横截面；图5c表示镶嵌板的前视图，图5d则表示相应的横截面。图5e表示框架冲裁件和镶嵌板的透视图。图5a至5e未示出可能在镶嵌板内设置的像带孔的法兰或加热或冷却用的通道之类的结构，因为这些图只涉及框架和镶嵌板的断面和配合。台阶形断面适合在台阶内放置用弹性材料例如橡胶制成的O型密封圈。这种O型密封圈可放在镶嵌板的台阶内或放在框架的台阶内，也可放在这两种台阶内。也可用业界熟知的其他密封类型。

出于加工考虑以及为了便于嵌入镶嵌板，在框架和镶嵌板之间留一定的间隙是有利的。该间隙可以是并优先是4毫米左右。当然，这时为了附加增加框架和真空室的稳定性，可在框架上设置加厚的部位，镶嵌板在这些部位可精确地嵌入。这些加厚的部位不但有利于稳定性，而且还有助于镶嵌板的定心调节。图7表示这种加厚的、起稳定作用的和定中心的部位。在图7中，出于图示醒目考虑，夸大示出了这些部位。

图10表示框架另一种结构型式的示意图，该框架例如设置有4个凹槽。镶嵌板具有4个对应的造型，这种造型在镶嵌板嵌入时可调节地拧入框架中。此外，这种实施方案的优点是，对框架内设置的孔洞的镶边的情况中，可暂时不加工凹槽而按较大的误差加工，然后凹槽可精确地即以很小的误差进行加工。这相应地也适用于镶嵌板的镶边及其上设置的镶嵌板。

这里只是说明原理。也可在镶嵌板上考虑这种稳定方式。在本说明书的范围内，所谓稳定性指的是真空室的加固。但对所有情况来说重要的是，镶嵌板必须气密性地密封真空室的内腔。

图4b表示从外面看去的相当于图4a的真空室部分。图4b示出的锚定系统是图4a内锚定方案的另一种方式。但也可从外部和从内部进行锚定。

这里只示出用于说明本发明所选择的例子，但本发明的框架不局限于这些例子。

例如真空室也可设置多扇门。还可做成上装料或下装料的真空室。这特别是在真空室高度明显超过1.5米时是有意义的。例如3米高的真空室只用一个框架来实现，则连接板的稳定性出现临界点，且框架在外部压力作用下可能产生弯曲。这种情况例如可在真空室的一半高度处附加一个包围真空室整个径向圆周的、起稳定作用的封闭多角形来避免。作为一种选择，对弯曲的蒙皮设置附加的加固筋(例如像在桥梁时那样的斜撑)，来确保稳定性和获得简便的蒙皮的优点。

这里要指出的是，可配置一块封闭的镶嵌板来取代由框架构成的一个孔洞，例如通过一个适配件即可配置另一个框架并按这种方式也可侧向扩大真空室。

如图6a所示，本发明也有利于只用一块整料板即可制作框架的基本组成部件。例如用该板可制作带有与框架支撑板数目相应的板条的框架底面。在这些板条之间，在该底面上留出凸起部。如图6a所示，这些板条随即向上弯曲。这些凸起部也向上弯曲。图6b表示全部板条尚未完全向上弯起的状态，并只有一个凸起部向上弯起。凸起部的侧边与支撑板按真空密封要求进行焊接，这样形成的支撑板的稳定性通过它们沿着支撑板走向进行弯曲并例如具有纵向延伸的弯折点而可提高其稳定性。作为材料则例如可用轧制板材或金属板材。

至此，只需一个顶面与变成了连接板的板条端部连接例如焊接即可制成框架。该顶面可大致具有像底面那样的相同形状，而突起部则比板条短。这在图6c中示出。图6a至6c示出了构成镶嵌板的5孔框架部分，该框架可安装一个门。门框可按相似的方式制作。

根据略有改进的方法，真空室的蒙皮由第一金属板和构成门的第二金属板成型。其中，板的宽度相当于真空室的高度。从金属板切去为镶嵌板预留的孔洞。其优点是，镶嵌单块板的地方不需要焊缝。在图8a所示的例子中，不构成门的第一金属板具有5个孔洞。在图8b所示的例子中，构成框架的门的第二块金属板具有三个孔洞。

下一步是根据真空室的蒙皮形状弯曲金属板。图9用虚线表示两块金属板未弯曲的形状，弯曲后的形状则用实线表示。箭头表示弯曲方向。对1至1.5米高的真空室来说宜用10毫米至30毫米的板厚。板厚小于10毫米时，可导致框架的稳定性的真空产生压力的情况下不够的危险。面板厚大于30毫米时，则金属板按规定值进行弯曲变得困难。采用大约15毫米的板厚最佳。

为了完成真空室框架，还需要在蒙皮上例如通过焊接装配底和盖以及例如用铰链固定门。这在图中均未示出。通过把镶嵌板嵌入在蒙皮内和/或在底和/或盖上预留的孔洞中即构成真空室。

本发明描述了一种用于镶膜设备的真空室，在该室中配置有各种功能元件，其特征为，该室包括一个室框架，镶嵌板以机械方式可拆卸地和真空密封地嵌入该框架中，且其中的一些镶嵌板支承功能元件。

此外，本发明描述了一种用于镀膜设备的真空室，在该室中配置有各种功能元件，该室包括一个室框架，镶嵌板以机械方式可拆卸地和密封地嵌入该框架中，且其中的一些镶嵌板支承功能元件，其特征为，该室框架包括至少一个用整块金属板成型的、带有板条的底面，这些板条在连接区这样弯折到该底面上，使它们构成室框架的支撑板。

由真空室包围的体积的表面积被镶嵌板占有至少40％，特别是优先至少50％。

根据真空室的一种结构型式，功能元件和镶嵌板用法兰连接，最好用专配的抓钩可拆卸地连接，特别是抓钩应优先只设置在镶嵌板上。

根据本发明真空室的一种结构型式，至少一些最好全部功能元件和镶嵌板用法兰盘机械可拆卸地进行连接。

如果由框架构成的至少两个、最好多个孔洞具有基本相同的几何形状，并由此至少两块、最好多块镶嵌板能够通过机械拆卸和固定可交换其位置，则真空室的组装变得特别灵活。

镶嵌板无须是平板。当然，在与框架的连接区应优先为平板。但镶嵌板也可作为罐形(向外/向内拱起)用法兰连接。

如果框架相对于一根轴线具有n个对称性，则框架可达到特别稳定，其中，n为大于2的整数，且镶嵌板按框架对称性的相应方式嵌入。

优先选用带有6、8或10个对称性的方案。

此外，本发明公开了一种制作真空室的方法，这种方法是用一块整料板加工出一个带板条的底面来制作框架，并将这些板条从板的平面这样弯曲，使之适合构成框架的支撑板，然后把一块必要时相对于框架递降的盖板与支撑板连接，并将镶嵌板嵌入由该框架构成的孔洞中和必要时一个或多个门中，它们共同构成一个可抽真空的密封空间。这例如同样适用于图8所示的方案。

最后，还列出一些可用本发明来实现的方案，例如：

为了固定镶嵌板，无须在蒙皮框架内设置螺纹孔，通过蒙皮面的弯曲可避免镶嵌板范围内的焊接缝；

作为方案，例如可不用镶嵌板方案，而用上述的相同抓钩系统把冲裁件设置在功能元件的蒙皮面内，此外，可通过这种抓钩系统互联其他真空室，按这种方式可形成一个设备平台；

此外，一块镶嵌板也可作为门构成，以便每面实现多个功能-例如加热、镀覆。作为框架材料不仅可用优质钢、例如也可用铝合金，这样就可降低材料费用和减少重量；

对弯曲的蒙皮可设置附加的加固筋，例如像在桥梁时那样的斜撑，以确保其稳定性和获得简单的蒙皮优点。

Claims (8)

1.真空室，用于镀膜设备，其中在该真空室上布置有各种功能元件，该真空室包括一个室框架，镶嵌板以机械方式可拆卸地和密封地嵌入该室框架中，且其中的一些镶嵌板支承功能元件，其特征为，该室框架包括至少一个用整块金属板成型的、带有板条的底面，这些板条在连接到该底面上的区域中弯折，使得所述板条构成室框架的支撑板。

2.按权利要求1的真空室，其特征为，由真空室包围的体积的表面积被镶嵌板占有至少40％。

3.按前述权利要求任一项的真空室，其特征为，功能元件和镶嵌板用法兰可拆卸地连接。

4.按权利要求1的真空室，其特征为，由室框架构成的至少两个孔洞具有相同的几何形状，并由此至少两块镶嵌板通过机械拆卸和固定能够交换它们的位置。

5.按权利要求1的真空室，其特征为，镶嵌板至少在与室框架的连接区是平板。

6.按权利要求1的真空室，其特征为，室框架相对于一根轴线具有n个对称性，其中n是大于2的整数，且镶嵌板按室框架对称性的相应方式嵌入。

7.按权利要求2的真空室，其特征为，由真空室包围的体积的表面积被镶嵌板占有至少50％。

8.按权利要求3的真空室，其特征为，功能元件和镶嵌板用镶嵌板上配置的抓钩可拆卸地连接。

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