CN107400856A - 一种基于复合真空镀膜机的真空镀膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于复合真空镀膜机的真空镀膜方法，包括以下步骤：步骤一：打开左炉热蒸发源，装入防指纹蒸发材料，在左端真空炉体中的左炉工件架上装好被镀工件，打开工件架旋转，使工件架以每分钟1~4转的公转速度旋转，关好左端真空炉体门，对左端真空炉体进行抽气，真空度达到0.05~0.02Pa，同时对工件进行加热到温度为100~160度，此时，右端真空炉体与左端真空炉体同样完成上述操作。本发明步骤简单、合理，可与复合真空镀膜机配合，实现快速、高品质的工件镀膜加工。

Description

一种基于复合真空镀膜机的真空镀膜方法

技术领域

本发明涉及一种工件表面多层镀膜工艺，具体的说是一种基于复合真空镀膜机的真空镀膜方法。

背景技术

目前应用的真空镀膜设备特别是五金离子镀膜设备都采用单个真空腔体，在腔体中设置溅射源，每次装料卸料都将腔门打开进行操作。操作过程必须经过：抽真空-溅射镀膜-恢复大气三个步骤，整个周期大部分时间用在抽气、前处理、冷却、上下工件这些过程，设备的利用率很低。这种操作过程每个循环真空炉体都将暴露大气，靶材与大气接触将会导致靶材的氧化，腔体会吸附大量的水蒸气及其它杂气，对第二次抽真空带来不便同时会降低镀膜质量和稳定性，对大批量和高要求生产带来不利，目前需要完成复杂的多种膜层同时完成的镀膜工艺无法很好的在同一台机器上一次完成。目前，出现了，复合真空镀膜机，即具备有多腔体，可以一个设备内完成多工序的镀膜设置，但目前的镀膜工艺无法应用在复合真空镀膜机上，即便使用，其镀膜完成效果仍差于一般镀膜设备的多步序分离式镀膜。具体的说，目前的工艺配合无法配合上述复合镀膜设备在完成如图1（图1中至下而上分别是镀膜件基体、打底过渡层、真空镀膜颜色层、真空防指纹过渡层、真空防指纹防水层）所示的多层膜体结构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术所存在的不足，提供一种基于复合真空镀膜机的真空镀膜方法。

现有的复合真空镀膜机，其结构为：包括左炉体组件、中间炉体组件、右炉体组件，各炉体从左至右依序设置并相接；左炉体组件、右炉体组件与中间炉体组件间各设置有一个插板阀，两插板阀用于将左炉体组件、右炉体组件与中间炉体组件分隔成三个独立空间；插板阀是是可控活动结构，可进行电控伸缩，进而实现炉体隔离和相连；左炉体组件包括左端真空炉体、左炉工作架、左炉电弧溅射源、左炉真空均衡室、左炉主真空抽气装置、左炉低温真空抽气装置，左炉工作架安装在左端真空炉体内；左炉电弧溅射源安装在左端真空炉体一侧；左端真空炉体与左炉真空均衡室相接，并在相接处设置有一个档板；左炉真空均衡室与左炉主真空抽气装置、左炉低温真空抽气装置相连；左端真空炉体内还设有一个左炉热蒸发源、一个左炉加热器、多个左炉外磁控溅射源；中间炉体组件包括高真空炉体、高真空炉体真空均衡室、高真空炉主真空抽气装置、高真空炉低温真空抽气装置，高真空炉体、高真空炉体真空均衡室相连，在相接位置上设置有一个档板；高真空炉体真空均衡室与高真空炉主真空抽气装置、高真空炉低温真空抽气装置相接；高真空炉体内设置有至少一个高真空炉加热器、多个高真空炉磁控溅射源；右炉体组件包括右端真空炉体、右炉工作架、右炉电弧溅射源、右炉真空均衡室、右炉主真空抽气装置、右炉低温真空抽气装置，右炉工作架安装在右端真空炉体内；右炉电弧溅射源安装在右端真空炉体一侧；右端真空炉体与右炉真空均衡室相接，并在相接处设置有一个档板；右炉真空均衡室与右炉主真空抽气装置、右炉低温真空抽气装置相连；右端真空炉体内还设有一个右炉热蒸发源、一个右炉加热器、多个右炉磁控溅射源。左端真空炉体、高真空炉体、右端真空炉体内各设有充气管，充气管与外部送气装置相连。左炉工作架与右炉工作架均设置在可移动的托板上，并与托板绝缘，托板承载整个工件架在相邻炉体间移动。左端真空炉体、高真空炉体、右端真空炉体内均设有若干导电顶杆，导电顶杆可垂直伸缩运动，导电顶杆与炉体间绝缘，导电顶杆用对对工作架进行定位并与工作架电性导通。

基于上述结构，本发明所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤一：打开左炉热蒸发源，装入防指纹蒸发材料，在左端真空炉体中的左炉工件架上装好被镀工件，打开工件架旋转，使工件架以每分钟1~4转的公转速度旋转，关好左端真空炉体门，对左端真空炉体进行抽气，真空度达到0.05~0.02Pa，同时对工件进行加热到温度为100~160度，此时，右端真空炉体与左端真空炉体同样完成上述操作；

步骤二：对左端真空炉体充入工作气体氩气，使真空度保持在1~3Pa，对工件架施加-200V~-500V偏压，根据工件大小及数量调节偏压大小，使工件表面形成辉光放电，保持3~30分钟加压时间，对工件进行辉光清洗处理；

步骤三：调节左端真空炉体氩气充入量使真空度保持在0.02~0.08Pa，偏压调节到-100V~-400V，依次打开电弧源，电弧源溅射材料为铬或钛中的一种，电弧电流控制在35~100A，每个电弧工作1~5分钟，根据工件大小及数量调节电弧电流的大小以保证清洗效果；

步骤四：继续对左端真空炉体进行操作，完成清洗工作后关闭电弧源，停止氩气充入，关闭工件偏压及工件旋转，打开左端真空炉体与高真空炉体间的插板阀，将在左端真空炉体中的工件架运送到高真空炉体后关闭插板阀，而后打开工件架，准备进行镀膜；

步骤五：保持高真空炉体真空度达到0.02~0.002Pa，充入工作气体氩气使炉内的真空度保持在0.1~0.8Pa，对工件架施加-60V~-200V偏压，打开磁控溅射源中频电源，电流控制在10~50A范围内，使磁控源工作，对工件进行金属层镀膜，镀膜时间为3~30分钟；

步骤六：调整高真空炉内的氩气充入量，保持真空度0.2~0.6Pa,偏压调整到-30~-150V，加入反应气体氮气和乙炔，镀膜时间为10~100分钟，通过调整反应气体的配比及充入量，控制镀膜层L值在85~25区间，可呈现出银色，灰色，黑色等不同颜色膜层；

步骤七：关闭磁控溅射源，关闭所有充入气体，关闭偏压及工件架旋转；

步骤八：打开左端真空炉与高真空炉间的插板阀，将高真空炉体中的左炉工件架运送到左端真空炉体后左插板阀；

步骤九：打开左炉工件架旋转，对左炉真空炉内充入氩气至真空度0.02~0.04Pa，充入反应气体氧气20~200sccm，打开左端真空炉体的左炉磁控溅射源，电流为5~20A，磁控源靶材为二氧化硅或其它硅基靶材，调整氧气及磁控源电流比例使工件表面沉积出2~100nm透明硅基过渡层，然后关闭磁控源及气体充入；

步骤十：在热蒸发源电极通入5~36V,电流为10~300A加热电流至蒸发源发热将防指纹蒸发材料气化后沉积在工件表面，蒸发时间为2~10分钟，防指纹膜层的厚度控制在3~400nm，而后，对左端真空炉体恢复大气压，取出镀好的工件；

步骤十一：重复步骤一，完成左端真空炉体一次镀膜；

在步骤九操作的同时右端真空炉体同样对应完成左端真空炉体完成的步骤二至步骤十一，完成右端真空炉体一次镀膜，从而完成一次循环操作。

本发明步骤简单、合理，可与复合真空镀膜机配合，实现快速、高品质的工件镀膜加工。

附图说明

图1是所需要生成的多层膜体结构。

具体实施方式

为方便对本发明作进一步的理解，现举出实施例，对本发明作进一步的理解。

实施例：

基于复合真空镀膜机，打开左炉热蒸发源，装入防指纹蒸发材料，在左端真空炉体中的左炉工件架上装好被镀工件，打开工件架旋转，使工件架以每分钟2转的公转速度旋转，关好左端真空炉体门，对左端真空炉体进行抽气，真空度达到0.05Pa，同时对工件进行加热到温度为110度，此时，右端真空炉体与左端真空炉体同样完成上述操作；对左端真空炉体充入工作气体氩气，使真空度保持在1Pa，对工件架施加-200V偏压，根据工件大小及数量调节偏压大小，使工件表面形成辉光放电，保持3分钟加压时间，对工件进行辉光清洗处理；调节左端真空炉体氩气充入量使真空度保持在0.02Pa，偏压调节到-100V，依次打开电弧源，电弧源溅射材料为铬，电弧电流控制在35A，每个电弧工作1分钟，根据工件大小及数量调节电弧电流的大小以保证清洗效果；继续对左端真空炉体进行操作，完成清洗工作后关闭电弧源，停止氩气充入，关闭工件偏压及工件旋转，打开左端真空炉体与高真空炉体间的插板阀，将在左端真空炉体中的工件架运送到高真空炉体后关闭插板阀，而后打开工件架，准备进行镀膜；保持高真空炉体真空度达到0.02Pa，充入工作气体氩气使炉内的真空度保持在0.1Pa，对工件架施加-60V偏压，打开磁控溅射源中频电源，电流控制在10A范围内，使磁控源工作，对工件进行金属层镀膜，镀膜时间为3分钟；调整高真空炉内的氩气充入量，保持真空度0.2Pa,偏压调整到-30V，加入反应气体氮气和乙炔，镀膜时间为10分钟，通过调整反应气体的配比及充入量；关闭磁控溅射源，关闭所有充入气体，关闭偏压及工件架旋转；打开左端真空炉与高真空炉间的插板阀，将高真空炉体中的左炉工件架运送到左端真空炉体后左插板阀；打开左炉工件架旋转，对左炉真空炉内充入氩气至真空度0.02Pa，充入反应气体氧气20sccm，打开左端真空炉体的左炉磁控溅射源，电流为5A，磁控源靶材为二氧化硅或其它硅基靶材，调整氧气及磁控源电流比例使工件表面沉积出2nm透明硅基过渡层，然后关闭磁控源及气体充入；在热蒸发源电极通入5V,电流为10A加热电流至蒸发源发热将防指纹蒸发材料气化后沉积在工件表面，蒸发时间为2分钟，防指纹膜层的厚度控制在3nm，而后，对左端真空炉体恢复大气压，取出镀好的工件。以上实施例为本发明的优化实施例,并非对本发明作任何形式上的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修改为等同变化的等效实施例,但是凡未脱离本发明技术方法原则和内容、依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修正,均仍属于本发明技术方法的范围内。

Claims (1)

1.一种基于复合真空镀膜机的真空镀膜方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：打开左炉热蒸发源，装入防指纹蒸发材料，在左端真空炉体中的左炉工件架上装好被镀工件，打开工件架旋转，使工件架以每分钟1~4转的公转速度旋转，关好左端真空炉体门，对左端真空炉体进行抽气，真空度达到0.05~0.02Pa，同时对工件进行加热到温度为100~160度，此时，右端真空炉体与左端真空炉体同样完成上述操作；步骤二：对左端真空炉体充入工作气体氩气，使真空度保持在1~3Pa，对工件架施加-200V~-500V偏压，根据工件大小及数量调节偏压大小，使工件表面形成辉光放电，保持3~30分钟加压时间，对工件进行辉光清洗处理；步骤三：调节左端真空炉体氩气充入量使真空度保持在0.02~0.08Pa，偏压调节到-100V~-400V，依次打开电弧源，电弧源溅射材料为铬或钛中的一种，电弧电流控制在35~100A，每个电弧工作1~5分钟，根据工件大小及数量调节电弧电流的大小以保证清洗效果；步骤四：继续对左端真空炉体进行操作，完成清洗工作后关闭电弧源，停止氩气充入，关闭工件偏压及工件旋转，打开左端真空炉体与高真空炉体间的插板阀，将在左端真空炉体中的工件架运送到高真空炉体后关闭插板阀，而后打开工件架，准备进行镀膜；步骤五：保持高真空炉体真空度达到0.02~0.002Pa，充入工作气体氩气使炉内的真空度保持在0.1~0.8Pa，对工件架施加-60V~-200V偏压，打开磁控溅射源中频电源，电流控制在10~50A范围内，使磁控源工作，对工件进行金属层镀膜，镀膜时间为3~30分钟；步骤六：调整高真空炉内的氩气充入量，保持真空度0.2~0.6Pa,偏压调整到-30~-150V，加入反应气体氮气和乙炔，镀膜时间为10~100分钟，通过调整反应气体的配比及充入量，控制镀膜层L值在85~25区间，可呈现出银色，灰色，黑色等不同颜色膜层；步骤七：关闭磁控溅射源，关闭所有充入气体，关闭偏压及工件架旋转；步骤八：打开左端真空炉与高真空炉间的插板阀，将高真空炉体中的左炉工件架运送到左端真空炉体后左插板阀；步骤九：打开左炉工件架旋转，对左炉真空炉内充入氩气至真空度0.02~0.04Pa，充入反应气体氧气20~200sccm，打开左端真空炉体的左炉磁控溅射源，电流为5~20A，磁控源靶材为二氧化硅或其它硅基靶材，调整氧气及磁控源电流比例使工件表面沉积出2~100nm透明硅基过渡层，然后关闭磁控源及气体充入；步骤十：在热蒸发源电极通入5~36V,电流为10~300A加热电流至蒸发源发热将防指纹蒸发材料气化后沉积在工件表面，蒸发时间为2~10分钟，防指纹膜层的厚度控制在3~400nm，而后，对左端真空炉体恢复大气压，取出镀好的工件；步骤十一：重复步骤一，完成左端真空炉体一次镀膜；在步骤九操作的同时右端真空炉体同样对应完成左端真空炉体完成的步骤二至步骤十一，完成右端真空炉体一次镀膜，从而完成一次循环操作。