CN105331947B - 一种用于真空镀膜设备中的顶针升降机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于真空镀膜设备中的顶针升降机构，涉及真空镀膜技术领域，为解决将顶针升降机构装配到真空镀膜设备上的装配效率低的问题。所述顶针升降机构包括：与真空腔室内的支撑台上的三个预留孔一一对应的三个顶针组件，每个顶针组件包括：固定安装在预留孔中的直线轴承，穿插在预留孔中和直线轴承的轴承孔中的顶针，顶针的上端设有可通过预留孔、且能防止顶针从轴承孔中脱落的限位帽；位于支撑台的下方用于承托三个顶针的托板；以及位于真空腔室外并与托板相连用于驱动托板升降的驱动单元。本发明提供的顶针升降机构用于真空镀膜时取放基片。

Description

一种用于真空镀膜设备中的顶针升降机构

技术领域

本发明涉及真空镀膜技术领域，尤其涉及一种用于真空镀膜设备中的顶针升降机构。

背景技术

目前，在现有的真空镀膜设备如物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，以下简称PVD)设备中，通常设有用于取放基片的顶针升降机构。请参阅图1，该PVD设备包括：具有开口的真空腔室101，设于真空腔室101的开口处的插板阀107，设于真空腔室101内的支撑台106，与支撑台106伸出真空腔室101外的一端传动连接、用于驱动支撑台106升降的驱动装置(图中未画出)，设于真空腔室101内、与支撑台106相对的靶材103，以及用于和机械手102配合，将基片104从支撑台106上取出和将基片104放于支撑台106上的顶针升降机构；其中，顶针升降机构包括：由驱动装置203和波纹管组件202组成的驱动单元105，与波纹管组件202相连的托架204，以及设在托架204上的三个顶针201。

请参阅图2和图3，驱动装置203位于真空腔室101外，包括：电机213，通过联轴器212与电机的输出轴固定连接的滚珠丝杆211，滑动安装在滚珠丝杠211上的抱块214，其中，电机213通过安装座209和螺钉210固定安装在真空腔室101的底板208上。波纹管组件202位于真空腔室101内，包括：固定在底板208上的波纹管底座207，一端固定在波纹管底座207上的波纹管206，以及穿插波纹管206中、并与波纹管206另一端固定连接的波纹管轴205，且波纹管轴205伸出真空腔室101外的一端与抱块214固定连接，波纹管轴205的另一端与托架204固定连接，托架204的主体部分为圆环形结构，三个顶针201通过垫圈215和螺母216固定安装在该圆环形结构上，三个顶针201在该圆环形结构的圆周方向上均匀分布，且三个顶针201可分别穿过支撑台106上对应的三个预留孔，伸出支撑台106的上表面。

将顶针升降机构105和支撑台106装配到PVD设备上的流程如下：首先将驱动装置203按上述连接关系安装到真空腔室101外，将波纹管组件202按上述连接关系安装到真空腔室101内，但波纹管轴205与抱块214之间不锁死固定；然后将三个顶针201固定安装在托架204上，并通过螺栓将托架204预装在波纹管轴205上端，但不拧紧固定；接下来将支撑台106安装在真空腔室101内的底板208上，并使三个顶针201分别穿插在支撑台106上三个预留孔中；然后通过调整支撑台106和托架204之间的相对位置，使三个顶针201通过各自对应预留孔301的中心，并需要保证三个顶针201与各自对应的预留孔301的侧壁不接触，以免因摩擦而影响顶针201的使用寿命；紧固抱块214使抱块214与波纹管轴205固定连接，拧紧连接托架204和波纹管轴205的螺栓，使托架204固定；最后调整支撑台106的水平度后并使支撑台106与对应的驱动装置紧固连接。

当向真空腔室101内传送基片104时，支撑台106和三个顶针201在各自驱动装置(电机)的驱动下分别降低和升高到传片位(初始位)，插板阀107打开，机械手102托着基片104从高位伸进真空腔室101内，并在到达支撑台106和三个顶针201的正上方后下降至低位，以将基片104放到三个顶针201上，然后机械手102退出真空腔室101，插板阀107关闭；之后支撑台10和三个顶针201在各自驱动装置的驱动下分别升高和降低到工艺位，此时基片104放置在支撑台106上。当从真空腔室101内向外传送基片104时，支撑台10和三个顶针201在各自驱动装置的驱动下分别降低和升高到传片位，插板阀107打开，机械手102从低位伸进真空腔室101内，在位于基片104的正下方后上升至高位，然后退出真空腔室101，插板阀107关闭，支撑台10和三个顶针201在各自驱动装置的驱动下分别升高和降低到工艺位。

由上可知，在机械手102将基片104传送到低位后，由三个顶针201承托基片104，因此，三个顶针201安装的水平度将直接影响到三个顶针201承托基片104的稳定性，同时，三个顶针201安装的水平度和支撑台106安装的水平度决定基片104是否能准确放置在工艺位上。此外，在进行PVD镀膜时也需要调整顶针201和支撑台106的高度，从而对基片104进行高低位控制，调整基片104与靶材103的距离，以提高PVD镀膜的质量。

不过，本申请发明人在将上述顶针升降机构105装配到PVD设备上的过程中发现：请参阅图4、图5和图6，在将各顶针201调整到正好通过支撑台106上各自对应的预留孔301中心时，为了后续可调整顶针201和支撑台106的水平度，此时托架204和支撑台106都未紧固；而在通过调整托架204来调整三个顶针201的水平度以及调整支撑台106的水平度的过程中，易出现顶针201相对预留孔301发生偏位情况，导致顶针201与预留孔301的侧壁接触，从而需要进行反复多次调整，才勉强保证各顶针201与各自对应的预留孔301的侧壁不接触，调整过程费时费力，严重影响了将顶针升降机构105装配到PVD设备上的装配效率。而且当PVD设备长时间使用时，支撑台106和顶针201的水平度会发生变化，可能导致某一个顶针201与预留孔301接触，此时，如果调整一个顶针201的水平度，可能会造成另外两个顶针201与预留孔301接触，因此，需要进行多次调整，调整过程复杂。

由上可知，如何改进顶针升降机构的结构，提高将顶针升降机构装配到真空镀膜设备上的装配效率成为当前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于真空镀膜设备中的顶针升降机构，用于提高将顶针升降机构装配到真空镀膜设备上的装配效率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于真空镀膜设备中的顶针升降机构，包括：

位于真空镀膜设备的真空腔室内的三个顶针组件，三个所述顶针组件与真空腔室内的支撑台上的三个预留孔一一对应，每个所述顶针组件包括：固定安装在所述预留孔中的直线轴承，且所述直线轴承的中心与所述预留孔的中心位于同一直线上，穿插在所述预留孔中和所述直线轴承的轴承孔中的顶针，所述顶针的上端设有可通过所述预留孔、且能防止所述顶针从所述轴承孔中脱落的限位帽；

位于真空腔室内且位于所述支撑台的下方、用于承托三个所述顶针的托板；

以及位于真空腔室外并与所述托板相连、用于驱动所述托板升降的驱动单元。

优选地，每个所述限位帽为半球形帽，所述半球形帽的直径大于所述直线轴承的轴承孔直径，小于所述预留孔的直径。

优选地，每个所述顶针与所述托板接触的端面为半球形面。

优选地，每个所述直线轴承为法兰型直线轴承，所述法兰型直线轴承的法兰通过数个螺钉与所述支撑台固定连接。

进一步地，在所述托板和所述支撑台之间，三个所述顶针上各套装有一个弹簧以及各设有一个用于防止所述弹簧从对应的顶针上脱落的挡板。

优选地，所述驱动单元包括：驱动装置，分别与所述驱动装置和所述托板相连的波纹管组件；其中，

所述驱动装置包括：固定安装在真空腔室外并与真空腔室的底板固定连接的电机，通过联轴器与所述电机的输出轴固定连接的滚珠丝杠，以及滑动安装在所述滚珠丝杠上的抱块；

所述波纹管组件包括：一端与所述抱块固定连接、另一端从所述底板伸进所述真空腔室内且与所述托板固定连接的波纹管轴，位于所述底板和所述托板之间并与所述底板固定连接的波纹管座，套装在所述波纹管轴上、两端分别与所述波纹管座和所述波纹管轴伸进真空腔室内的一端固定连接的波纹管。

在本发明提供的用于真空镀膜设备中的顶针升降机构中，三个顶针没有固定安装在托板上，而是通过三个直线轴承分别安装在支撑台上对应的三个预留孔中，利用直线轴承的导向作用，可以保证三个顶针分别通过对应的预留孔的中心，因此，省去了调整各顶针通过各自对应的预留孔中心步骤，从而节省了将顶针升降机构装配到真空镀膜设备上的装配时间；此外，还可以避免在调整顶针的水平度和支撑台的水平度时出现相互干扰的问题，使得调整顶针的水平度和调整支撑台的水平度可以分开进行，从而减少了调整顶针的水平度和调整支撑台的水平度的时间。

从上述技术方案可知，与背景技术所提的顶针升降机构相比，在将本发明提供的顶针升降机构装配真空镀膜设备上时，省去了调整各顶针通过各自对应的预留孔中心步骤，从而节省了将顶针升降机构装配到真空镀膜设备上的装配时间，同时还减少了调整顶针的水平度和调整支撑台的水平度的时间，进而提高了将顶针升降机构装配到真空镀膜设备上的装配效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中PVD设备的结构示意图；

图2为图1中顶针升降机构的结构示意图；

图3为图2中顶针与托架的连接关系图；

图4为图1中顶针、托架和支撑台三者之间的理想位置图；

图5为图1中顶针相对预留孔有偏位时的位置图；

图6为图1中支撑台相对托架有偏位时的位置图；

图7为本发明实施例提供的用于真空镀膜设备中的顶针升降机构的结构示意图；

图8为图7中I区的放大图。

附图标记：

101-真空腔室， 102-机械手，

103-靶材， 104-基片，

105-驱动单元， 106-支撑台，

107-插板阀， 110、201-顶针，

111-直线轴承， 112、210、212-螺钉，

113-弹簧， 114-挡板，

115-托板， 202-波纹管组件，

203-驱动装置， 204-托架，

205-波纹管轴， 206-波纹管，

207-波纹管底座， 208-底板，

209-安装座， 211-滚珠丝杠，

213-电机， 214-抱块，

215-垫圈， 216-螺母。

具体实施方式

为了进一步说明本发明实施例提供的用于真空镀膜设备中的顶针升降机构，下面结合说明书附图进行详细描述。

首先申明：在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图7和图8，本发明实施例提供的用于真空镀膜设备中的顶针升降机构包括：

位于真空腔室内的三个顶针组件，三个顶针组件与真空腔室内的支撑台106上的三个预留孔301一一对应，每个顶针组件包括：固定安装在预留孔301中的直线轴承111，且直线轴承111的中心与预留孔301的中心位于同一直线上，穿插在预留孔301中和直线轴承111的轴承孔中的顶针110，顶针110的上端设有可穿过预留孔301、且能防止顶针110从轴承孔中脱落的限位帽(图中未标示)；

位于真空腔室内且位于支撑台106的下方、用于承托三个顶针110的托板115；

以及位于真空腔室外并与托板115相连、用于驱动托板115升降的驱动单元105。

当将上述顶针升降机构和支撑台106安装到真空镀膜设备上时，首先将一端带有限位帽的三个顶针110分别穿插在直线轴承111的轴承孔中，以组成所需的三个顶针组件；然后将三个顶针组件安装到支撑台106上，具体是将三个直线轴承111固定安装在三个预留孔301中，同时需要注意的是，三个顶针110设有限位帽的一端位于直线轴承111的上方，以防止顶针110从对应的轴承孔中脱落；之后将驱动单元105安装在真空腔室外的设定位置上，将托板115安装在驱动单元105伸入真空腔室内的一端上，托板115调平后与驱动单元105伸入真空腔室内的一端固定连接；最后将装有三个顶针组件的支撑台106安装在真空腔室内，调平后与其对应的驱动装置固定传动连接，此时，三个顶针110的下端在三个顶针110自身重力的作用下同时与托板115的上表面相抵。

在上述顶针升降机构中，三个顶针110没有固定安装在托板115上，而是通过三个直线轴承111分别安装在支撑台106上对应的三个预留孔301中，利用直线轴承111的导向作用，可以保证三个顶针110的垂直度，使三个顶针110分别通过对应的预留孔301的中心，因此，与背景技术所提的顶针升降机构相比，省去了调整各顶针110通过各自对应的预留孔301中心步骤，从而节省了将顶针升降机构装配到真空镀膜设备上的装配时间，进而提高了将顶针升降机构装配到真空镀膜设备上的装配效率。

此外，因通过三个直线轴承111将三个顶针110分别安装在支撑台106上对应的三个预留孔301中，使得调整顶针110的水平度和支撑台106的水平度可以分开进行，避免了在调整顶针110的水平度和支撑台106的水平度时出现相互干扰的问题，即，在通过调整托板的水平度来调整顶针110的水平度时不会影响到支撑台106的水平度，在调整支撑台106的水平度时不会影响到顶针110的水平度。因此，与背景技术所提的顶针升降机构相比，明显减少了调整顶针110的水平度和支撑台106的水平度的时间，从而提高了将顶针升降机构装配到真空镀膜设备上的装配效率。

具体实施时，每个顶针110上端的限位帽只需保证不影响顶针110通过预留孔301、同时又能防止顶针从直线轴承110的轴承孔中脱落即可，例如，限位帽为圆台结构等。继续参阅图8，在一种优选实施方式中，每个限位帽为半球形帽，半球形帽的直径大于直线轴承111的轴承孔直径，小于预留孔301的直径；如此设计，一方面可以达到限位帽不影响顶针110通过预留孔301、同时又能防止顶针从直线轴承110的轴承孔中脱落的目的，另一方面，因半球形帽的轮廓面为半球形，可以防止顶针110在取放基片时顶伤基片。

继续参阅图8，为了避免在通过调整托板115的水平度来调整顶针201的水平度时出现顶针201在托板115的上表面卡滞现象，优选地，每个顶针110与托板115接触的端面为半球形面。

在上述顶针升降机构中，直线轴承111具体可以为直筒型直线轴承或法兰型直线轴承。继续参阅图8，为了便于将直线轴承固定安装在预留孔301中，优选地，每个直线轴承111为法兰型直线轴承，法兰型直线轴承的法兰通过数个螺钉112与支撑台106固定连接。

在上述顶针升降机构中，在顶针110从传片位下降到工艺位时，托板115在驱动单元105的驱动下下移，三个顶针110利用自身的重力下移。但当顶针升降机构长时间使用后，因摩擦或有颗粒附着到顶针201上等原因而出现顶针110卡滞现象，导致三个顶针110不能下移到设定的位置。为此，请继续参阅图8，在上述各实施方式的基础上，上述顶针升降机构进一步包括：在托板115和支撑台106之间，三个顶针110上各套装有一个弹簧113以及各设有一个用于防止弹簧113从对应的顶针110上脱落的挡板114，挡板114可以通过螺钉固定安装在顶针110上；当三个顶针110在托板115的带动下上升时，三个弹簧113被压缩，当托板115在驱动单元105的驱动下下移时，利用三个弹簧113所产生的反弹力可以使三个顶针201顺利下降，从而可以保证三个顶针110下降到设定位置。

为了节约成本，上述驱动单元105可以采用现有技术中所采用的驱动驱动装置和波纹管组件，请参阅图1、图2和图3，驱动装置203包括：固定安装在真空腔室101外并与真空腔室101的底板208固定连接的电机213，通过联轴器212与电机213的输出轴固定连接的滚珠丝杠211，以及滑动安装在滚珠丝杠211上的抱块214。波纹管组件202包括：一端与抱块214固定连接、另一端从底板208伸进真空腔室101内且与托板115固定连接的波纹管轴205，位于底板208和托板115之间并与底板208固定连接的波纹管座207，套装在波纹管轴205上、两端分别与波纹管座207和波纹管轴205伸进真空腔室101内的一端固定连接的波纹管206。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种用于真空镀膜设备中的顶针升降机构，其特征在于，包括：

位于真空镀膜设备的真空腔室内的三个顶针组件，三个所述顶针组件与真空腔室内的支撑台上的三个预留孔一一对应，每个所述顶针组件包括：固定安装在所述预留孔中的直线轴承，且所述直线轴承的中心与所述预留孔的中心位于同一直线上，穿插在所述预留孔中和所述直线轴承的轴承孔中的顶针，所述顶针的上端设有可通过所述预留孔、且能防止所述顶针从所述轴承孔中脱落的限位帽；

位于真空腔室内且位于所述支撑台的下方、用于承托三个所述顶针的托板；

以及位于真空腔室外并与所述托板相连、用于驱动所述托板升降的驱动单元；

在所述托板和所述支撑台之间，三个所述顶针上各套装有一个弹簧以及各设有一个用于防止所述弹簧从对应的顶针上脱落的挡板。

2.根据权利要求1所述的用于真空镀膜设备中的顶针升降机构，其特征在于，每个所述限位帽为半球形帽，所述半球形帽的直径大于所述直线轴承的轴承孔直径，小于所述预留孔的直径。

3.根据权利要求1所述的用于真空镀膜设备中的顶针升降机构，其特征在于，每个所述顶针与所述托板接触的端面为半球形面。

4.根据权利要求1所述的用于真空镀膜设备中的顶针升降机构，其特征在于，每个所述直线轴承为法兰型直线轴承，所述法兰型直线轴承的法兰通过数个螺钉与所述支撑台固定连接。

5.根据权利要求1所述的用于真空镀膜设备中的顶针升降机构，其特征在于，所述驱动单元包括：驱动装置，分别与所述驱动装置和所述托板相连的波纹管组件；其中，

所述驱动装置包括：固定安装在真空腔室外并与真空腔室的底板固定连接的电机，通过联轴器与所述电机的输出轴固定连接的滚珠丝杠，以及滑动安装在所述滚珠丝杠上的抱块；

所述波纹管组件包括：一端与所述抱块固定连接、另一端从所述底板伸进所述真空腔室内且与所述托板固定连接的波纹管轴，位于所述底板和所述托板之间并与所述底板固定连接的波纹管座，套装在所述波纹管轴上、两端分别与所述波纹管座和所述波纹管轴伸进真空腔室内的一端固定连接的波纹管。