CN107723675A - 物理气相沉积设备和物理气相沉积方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物理气相沉积设备和物理气相沉积方法。物理气相沉积设备包括壳体、发射源、承载装置和动力装置，其中，壳体的内部形成真空镀膜室，发射源、承载装置和动力装置位于真空镀膜室内，动力装置连接至承载装置以使位于承载装置上的待镀膜产品产生上下振动、由里向外的翻转以及沿预定方向的旋转。本发明的物理气相沉积设备镀膜时，不仅省略了大量人工手动上挂这一步骤，极大地提高了加工效率，一次加工的产品是普通挂具方式镀膜的几十倍之多，极大地降低了加工成本，镀膜过程的自动化程度更高；而且可以使得待镀膜产品能够获得完整全面的PVD镀层，显著的提高了产品的适用性，镀膜质量也能得到进一步的保障。

Description

物理气相沉积设备和物理气相沉积方法

技术领域

本发明涉及产品表面镀膜技术领域，尤其涉及一种物理气相沉积设备和物理气相沉积方法。

背景技术

目前，随着生活水平的不断提高以及生产技术的持续发展，市场上对各种产品的外观需求显著提高，产品结构越做越精致的同时，表面颜色和硬度的要求也越来越高，这种情况大大的推动了物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)的工艺进步。物理气相沉积在表面处理方面有着极大的优势，对基材的材质要求不高，无废气废水排除，对环境无污染。最大的优势在于能够大幅度提高产品的硬度和耐磨度，同时又拥有多种多样的颜色选择，在表面处理领域有着极大的潜力。

但是，现有的物理气相沉积方法存在以下缺陷：现有技术的物理气相沉积由于是在真空环境下进行，每一批次能够加工的产品数量有限，限制了物理气相沉积的加工效率。现阶段进行大规模生产时对于具有一定结构的产品往往采用在靶材周围设置挂具的形式，利用人工将产品挂置在挂具上，采用挂具固有的优势在于可以有效的利用真空镀膜室的空间，将产品放置于接近靶材的位置，镀膜的效果均匀稳定。该方式的缺点第一在于产品上挂的过程要求工作人员手工上挂，在该环节效率较低，并且对于小件产品容易丢失；第二点，由于挂具一般设计为产品具有固定的朝向，或者为旋转的结构，这两种结构中产品面向靶材的方向是固定的，接受镀膜的工作面相对也是固定的，所有会限制产品的镀膜方向，无法满足全方位镀膜产品的需求。

而对于放置在水平工作台上的方式来说，工作台的空间有限，每次抽真空的时间较长的情况下，放置的产品数量有限。同时，该方式主要针对平面结构，单面需要镀膜的产品。对于具有一定结构的产品或者需要全方位镀膜的产品效果不理想。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种物理气相沉积设备，该物理气相沉积设备不仅能够批量处理大量的待镀膜产品，而且能够对待镀膜产品进行全方位的镀膜，能够同时满足平面产品和具有立体结构产品的镀膜需求，此外还能够克服手工上挂缺陷。

本发明的目的之二在于提供一种物理气相沉积方法，该物理气相沉积方法同样能够达到与上述物理气相沉积设备的目的。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

一种物理气相沉积设备，所述物理气相沉积设备包括壳体、发射源、承载装置和动力装置，其中，所述壳体的内部形成真空镀膜室，所述发射源、承载装置和动力装置位于所述真空镀膜室内，所述动力装置连接至所述承载装置以使位于所述承载装置上的待镀膜产品产生上下振动、由里向外的翻转以及沿预定方向的旋转。

可选地，所述动力装置为振动式动力装置、电磁式动力装置、机械搅动式动力装置中的至少一种。

可选地，所述承载装置具有用于容置待镀膜产品的内凹的容置部。

可选地，所述承载装置的容置部的开口朝向所述发射源，所述动力装置连接至所述承载装置的非开口的一侧。

可选地，所述物理气相沉积设备包括多个承载装置。

可选地，所述动力装置为所述承载装置提供匀速或变速的动力。

可选地，所述物理气相沉积设备还包括用于监测待镀膜产品上的镀膜厚度的膜厚监测装置，所述膜厚监测装置位于所述真空镀膜室内。

可选地，所述发射源为蒸发源或溅射源。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

一种物理气相沉积方法，所述物理气相沉积方法包括以下步骤：

将多个待镀膜产品置于真空镀膜室内；

对真空镀膜室进行抽真空；

使待镀膜产品产生上下振动、由里向外的翻转以及沿预定方向的旋转；

采用物理气相沉积法对多个待镀膜产品进行镀膜。

可选地，所述物理气相沉积方法还包括对待镀膜产品上的镀膜厚度进行监测，并根据监测结果确定是否停止镀膜。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的物理气相沉积设备镀膜时，不仅省略了大量人工手动上挂这一步骤，极大地提高了加工效率，一次加工的产品是普通挂具方式镀膜的几十倍之多，极大地降低了加工成本，镀膜过程的自动化程度更高；而且可以使得待镀膜产品能够获得完整全面的PVD镀层，显著的提高了产品的适用性，镀膜质量也能得到进一步的保障。

附图说明

图1是本发明实施例的物理气相沉积设备的立体图。

图2是本发明一个实施例的物理气相沉积设备的截面示意图。

图3是本发明另一实施例的物理气相沉积设备的截面示意图。

图中：

物理气相沉积设备1

壳体10 真空镀膜室11

发射源20 承载装置30

容置部31 动力装置40

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参照图1和图2，本发明提供一种物理气相沉积设备1，该物理气相沉积设备1包括壳体10、发射源20、承载装置30和动力装置40。具体地说，壳体10的内部形成真空镀膜室11，发射源20、承载装置30和动力装置40位于真空镀膜室11内，动力装置40连接至承载装置30以使位于承载装置30上的待镀膜产品产生上下振动、由里向外的翻转以及沿预定方向的旋转。

采用该物理气相沉积设备1进行镀膜时，承载装置30上的待镀膜产品受动力装置40的驱动，产生上下振动、由里向外的翻转以及沿预定方向的旋转，在此过程中，待镀膜产品的各个裸露在外的表面均暴露在镀膜的气氛中，随着镀膜的进行，裸露的表面逐渐完成膜层的积累。随着时间的延长，位于承载装置30上的每一个待镀膜产品都处于上下振动、由里向外的翻转以及沿预定方向的旋转的运动状态中，因此，都有足够长的时间暴露在镀膜的工作环境中，从而在每一个待镀膜产品上积累镀层的厚度。

现有的将待镀膜产品挂置在挂具上进行镀膜过程中，每个待镀膜产品利用固定的时间完成镀膜的积累，无法满足全方位镀膜的需求，本实施例中，待镀膜产品的滚动和旋转不针对待镀膜产品的某个特殊的表面，每个待镀膜产品的各个待镀膜表面停留在外的时间均等，每个待镀膜表面获得镀膜的几率均等，从而使得每个待镀膜产品的各个待镀膜表面获得更加均匀的镀层。

本发明的物理气相沉积设备1可以用于多种制品的镀膜，具有很高的适用性。具体地说，待镀膜产品可以是平面制品，也可以是具有立体结构的制品；待镀膜产品可以是金属制品、陶瓷制品、玻璃制品、橡胶制品、塑料制品，也可以是非晶合金制品。

与现有的利用人工将产品挂置在挂具上进行镀膜的低效率方式以及采用水平工作台进行镀膜的方式相比，虽然本实施例的物理气相沉积设备1进行镀膜的工作周期比上述两种方式长，但采用本实施例的物理气相沉积设备1一次加工的产品数量可以达到采用挂具镀膜方式的几十倍以上，省略了人工上挂这一步骤，极大地提高了加工的效率，从而大幅度降低了加工成本。

在一个实施例中，本发明还提供一种物理气相沉积方法，该物理气相沉积方法包括以下步骤：

(1)将多个待镀膜产品置于真空镀膜室11内。

(2)对真空镀膜室11进行抽真空。

(3)使待镀膜产品产生上下振动、由里向外的翻转以及沿预定方向的旋转。

(4)采用物理气相沉积法对多个待镀膜产品进行镀膜。

本实施例的物理气相沉积方法同样能够达到在每个待镀膜产品的各个待镀膜表面获得均匀镀层的目的。

较佳地，本实施例的物理气相沉积方法使用上述的物理气相沉积设备1。具体地说，物理气相沉积方法包括：步骤(1)中，将多个待镀膜产品置于真空镀膜室11内的承载装置30上；步骤(2)中，对真空镀膜室11进行抽真空；步骤(3)中，启动动力装置40，使承载装置30上的待镀膜产品产生上下振动、由里向外的翻转以及沿预定方向的旋转；步骤(4)中，启动发射源20，如激活蒸发源或溅射源，采用物理气相沉积法对运动中的多个待镀膜产品进行镀膜，当膜层厚度达到要求时结束镀膜。

在一个实施例中，动力装置40为振动式动力装置、电磁式动力装置、机械搅动式动力装置中的至少一种，上述动力装置40连接在承载装置30上，能够使承载装置30上的待镀膜产品产生上下振动、由里向外的翻转以及沿预定方向的旋转。具体地说，动力装置40可以是振动马达，为了使承载装置30上的待镀膜产品产生上述运动，在承载装置30的底部安装振动马达，采用工作频率为50Hz～60Hz的电磁式动力装置40来产生振动。在另一实施例中，振动马达的振动频率也可以是15Hz～50Hz，振幅是10mm～20mm；另一种振动马达常用的振动频率是20Hz～30Hz,振幅是3mm～6mm。振动马达产生强大的激振力，通过振动弹簧带动承载装置30上的大量的待镀膜产品产生三个方向的运动，即上下振动、由里向外的翻转、沿预定方向的旋转(如顺时针旋转或逆时针旋转)。

在一个实施例中，承载装置30具有用于容置待镀膜产品的内凹的容置部31。可选地，该内凹的容置部31呈筒型或碗型的结构，即中间位置凹陷、四周较高的结构。该内凹的容置部31用于承载待镀膜产品具有空间大、待镀膜产品不易掉落的优点，因此，承载装置30具有足够的空间来容纳大量的待镀膜产品，从实现大批量的加工，具有很高的生产效率和可靠性。承载装置30的材料可以采用常规材料，不与待镀膜产品发生化学反应并且不会被溅射或蒸发镀膜即可，因此，使用的承载装置30的成本较低。

可选地，承载装置30的容置部31的开口朝向发射源20，动力装置40连接至承载装置30的非开口的一侧。该结构有利于承载装置30和动力装置40的布置，发射源20更容易在待镀膜产品上镀膜。本实施例中，发射源20和动力装置40相对设置，在其他实施例中，发射源20和动力装置40还可以采用其他设置方式，所做改变同样涵盖在本发明保护范围内。

可选地，物理气相沉积设备1包括多个承载装置30，通过设置多个承载装置30进一步提高物理气相沉积设备1的批量处理能力，满足大规模生产的需求，提高生产的产能。如图3所示，本实施例的物理气相沉积设备1包括两个承载装置30和两个动力装置40，每个承载装置30分别连接一个动力装置40。需要说明的是，多个承载装置30可以由一个动力装置40驱动，也可以由多个动力装置40驱动，其中，每个承载装置30分别由一个动力装置40驱动，上述不同的驱动方式均涵盖在本发明的保护范围内。

在一个实施例中，动力装置40为承载装置30提供匀速或变速的动力，镀膜时，根据产品特点，选择匀速或变速的动力，使物理气相沉积设备1能够满足多种类型镀膜产品的需求。

在一个实施例中，物理气相沉积设备1还包括用于监测待镀膜产品上的镀膜厚度的膜厚监测装置(未示出)，膜厚监测装置位于真空镀膜室11内。相应地，本发明的物理气相沉积方法还包括对待镀膜产品上的镀膜厚度进行监测，并根据监测结果确定是否停止镀膜。镀膜过程中，膜厚监测装置能够有效监测到待镀膜产品上的镀膜厚度，当监测到待镀膜产品上的镀层厚度达到设定值时，停止镀膜，否则继续镀膜，这样能够提高物理气相沉积设备1的自动化程度和效率。

在一个实施例中，发射源20为蒸发源或溅射源。可选地，发射源20还可以采用其他产生物理气相沉积离子的发射源。

综上，本发明的物理气相沉积设备镀膜时，不仅省略了大量人工手动上挂这一步骤，极大地提高了加工效率，一次加工的产品是普通挂具方式镀膜的几十倍之多，极大地降低了加工成本，镀膜过程的自动化程度更高；而且可以使得待镀膜产品能够获得完整全面的PVD镀层，显著的提高了产品的适用性，镀膜质量也能得到进一步的保障。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物理气相沉积设备，其特征在于，所述物理气相沉积设备包括壳体、发射源、承载装置和动力装置，其中，所述壳体的内部形成真空镀膜室，所述发射源、承载装置和动力装置位于所述真空镀膜室内，所述动力装置连接至所述承载装置以使位于所述承载装置上的待镀膜产品产生上下振动、由里向外的翻转以及沿预定方向的旋转。

2.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于，所述动力装置为振动式动力装置、电磁式动力装置、机械搅动式动力装置中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于，所述承载装置具有用于容置待镀膜产品的内凹的容置部。

4.根据权利要求3所述的物理气相沉积设备，其特征在于，所述承载装置的容置部的开口朝向所述发射源，所述动力装置连接至所述承载装置的非开口的一侧。

5.根据权利要求3所述的物理气相沉积设备，其特征在于，所述物理气相沉积设备包括多个承载装置。

6.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于，所述动力装置为所述承载装置提供匀速或变速的动力。

7.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于，所述物理气相沉积设备还包括用于监测待镀膜产品上的镀膜厚度的膜厚监测装置，所述膜厚监测装置位于所述真空镀膜室内。

8.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于，所述发射源为蒸发源或溅射源。

9.一种物理气相沉积方法，其特征在于，所述物理气相沉积方法包括以下步骤：

将多个待镀膜产品置于真空镀膜室内；

对真空镀膜室进行抽真空；

使待镀膜产品产生上下振动、由里向外的翻转以及沿预定方向的旋转；

采用物理气相沉积法对多个待镀膜产品进行镀膜。

10.根据权利要求9所述的物理气相沉积方法，其特征在于，所述物理气相沉积方法还包括对待镀膜产品上的镀膜厚度进行监测，并根据监测结果确定是否停止镀膜。