CN110607509A - 一种在曲面材料上镀膜的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在曲面材料上镀膜的技术，具体涉及一种利用真空镀膜设备在曲面材料表面镀膜的方法。首先安装被镀样品到被镀样品固定架上，然后开始抽真空，真空达到以后，往真空室内充入反应惰性气体。靶材进行预溅射，待预溅射结束，使固定在公转转盘装置上的被镀样品固定架旋转到靶的正前方后停止转动，然后使被镀样品固定架开始自转。然后启动正式溅射开始镀膜。本发明的镀膜装置及方法可以在曲面基材上镀制出均匀的薄膜。本发明的镀膜装置及方法可以按需要在曲面上镀制多层薄膜。本发明的装置结构简单，易于实现大面积生产。

Description

一种在曲面材料上镀膜的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种在曲面材料上镀膜的技术，具体涉及一种利用真空镀膜设备在曲面材料表面镀膜的方法。
背景技术
长期以来，因为国民经济的不断提高及人民生活水平的改善，镀膜工业在国民经济的地位和作用越来越重要，真空镀膜涂层广泛应用于航空航天、汽车、机床、化工机械、船舶制造、动力设备、五金工具、医疗器械、标准件制造等领域。对于产品镀膜的要求越来越多，市场需求越来越大，镀膜设备种类也越来越复杂，需要镀膜的产品形状也各不相同。真空镀膜主要是镀平面的产品，而对于一些异型的产品比如曲面的产品是很难达到均匀性的。随着这方面的需求越来越多，如智能终端、曲面玻璃、球面等，所以急需找到一种能在曲面产品上采用真空镀膜的方式来进行镀膜的方法。
CN107299329A提出一种方法，在镀膜过程中通过对曲面盖板绕第一中心轴公转、且绕第二中心轴自转的控制，以达到镀膜均匀性的目的。这种方法对横向曲面的均匀镀膜比较有效，但对于纵向曲面的均匀镀膜无法实现。CN109502989A提出一种曲面镀膜装置，包括可转动设置的工作台、设置在工作台上的挂板、与挂板正对设置的靶材喷头以及设置在挂板和靶材喷头之间的修正部件。修正部件可以在纵向曲面上实现相对均匀的镀膜，不过这种装置样品架固定安装，因此一次只能进行单个靶材的镀膜，不能实现对曲面镀制多层膜的需要。
基于此，本发明通过设备改进以及使用膜厚修正装置使在曲面产品上镀制均匀的薄膜成为可能。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提出一种解决现有的真空镀膜机不能解决曲面镀膜产品所要求的均匀性及镀膜多样性的问题。比如球面、头盔护目镜等曲面产品。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：本申请的技术方案如下：
一种放置在真空室内的曲面镀膜装置，包括公转转盘旋转装置、被镀样品自转装置、膜厚修正装置。
公转转盘旋转装置包括公转转盘以及驱动公转转盘转动的公转齿轮，所述公转齿轮与公转转盘内侧啮合；公转转盘上设有被镀样品固定架，通过公转齿轮驱动公转转盘转动，从而将被镀样品固定架上的被镀样品旋转到磁控靶前方溅射镀膜。
被镀样品自转装置包括位于被镀样品固定架上的自转转盘、被镀样品固定架底部的轴承座、以及驱动自转转盘转动的自转齿轮；所述自转齿轮位于公转转盘上方，其外侧与自转转盘啮合，所述轴承座固定在公转转盘上，通过自转齿轮驱动自转转盘转动，从而使得被镀样品固定架在轴承座上发生转动，被镀样品自转的目的是为了获得横向上厚度均匀的薄膜。
膜厚修正装置包括修正板以及修正板固定架，所述修正板固定架设置在公转转盘上，修正板固定架与被镀样品固定架平行，修正板位于磁控靶与被镀样品之间。所述修正板是根据被镀样品的曲面形状及靶材的尺寸经计算设计而得的，其目的是为了获得径向上厚度均匀的薄膜。
首先安装被镀样品到被镀样品固定架上，然后开始抽真空，真空达到以后，往真空室内充入反应惰性气体。靶材进行预溅射，待预溅射结束，使固定在公转转盘装置上的被镀样品固定架旋转到靶的正前方后停止转动，然后使被镀样品固定架开始自转。然后启动正式溅射开始镀膜。
本发明的有益效果：
1.本发明的镀膜装置及方法可以在曲面基材上镀制出均匀的薄膜。
2.本发明的镀膜装置及方法可以按需要在曲面上镀制多层薄膜。
3.本发明的装置结构简单，易于实现大面积生产。
附图说明
下面结合附图对本发明的作进一步说明。
图1是曲面镀膜装置示意图
图2是针对球形曲面的修正板示意图
图3是针对双球形曲面的修正板示意图
图4是针对上小下大双球形曲面的修正板示意
图1.公转转盘 2.公转齿轮 3.公转轴 4.自转大齿轮 5.自转轴 6.被镀样品固定架 7.被镀样品自转轴 8.修正板固定轴 9.修正板 10.自转小齿轮 11.轴承座
具体实施方式
一种曲面镀膜装置，包括公转转盘旋转装置，被镀样品自转装置，膜厚修正装置。
公转转盘旋转装置包括公转转盘1以及驱动公转转盘1转动的公转齿轮2，所述公转齿轮2与公转转盘1内侧啮合，带动公转转盘1旋转；公转转盘1上设有被镀样品固定架6，通过公转齿轮2驱动公转转盘1转动，从而将被镀样品6与修正板9旋转到磁控靶前方溅射镀膜。
被镀样品自转装置包括，自转大齿轮4，自转轴5，自转小齿轮10，被镀样品固定架6，被镀样品自转轴7，轴承座11。所述自转大齿轮4跟自转轴5固定连接，自转轴5旋转带动自转大齿轮4旋转。所述自转小齿轮10固定在被镀样品自转轴7上，跟自转大齿轮4通过齿轮啮合的方式连接，自转大齿轮4旋转的同时带动自转小齿轮10旋转。所述被镀样品自转轴7一端固定在轴承座11里面。所述被镀样品固定架6安装在被镀样品自转轴7上，用于安装固定曲面样品并可以自转。曲面样品自转的目的是为了获得横向上厚度均匀的薄膜。
膜厚修正装置包括修正板9以及修正板固定轴8，所述修正板固定轴8设置在公转转盘1上，修正板固定轴8与被镀样品固定架6平行，修正板9位于磁控靶与被镀样品固定架6之间。所述修正板9是根据被镀样品的曲面形状及靶材的尺寸经计算设计而得的，其目的是为了获得径向上厚度均匀的薄膜。
首先安装被镀样品到被镀样品固定架6上，然后开始抽真空，真空达到以后，往真空室内充入反应惰性气体。靶材进行预溅射，待预溅射结束，使固定在公转转盘1上的被镀样品固定架6旋转到靶的正前方后停止转动，然后使被镀样品固定架6开始自转。然后启动正式溅射开始镀膜。
实施例1
待镀曲面形状为球形，其膜厚修正板形状如图2所示。首先把裁剪好的膜厚修正版9安装在被镀样品固定架6的正前方，然后把被镀样品水平安装在固定架上。
1.开始用真空泵抽真空至1.0×10-3Pa，然后充入氩气，使气压升至0.7Pa。
2.开启溅射电源，对靶材进行预溅射，预溅射时，靶材背离样品表面。通过旋转控制器，使被镀样品固定架6公转装置转动到靶的正前方，随后停止公转转动。启动被镀样品固定架自转装置，使被镀样品一直在靶的正前方旋转。
3.设置好功率，开始对样品正式镀膜。
4.镀膜完成后，关闭电源，关闭氩气，停止被镀样品固定架转动，向真空室内冲入氩气或空气至大气压，取出样品。
对取出球面样品在赤道位置随机取五点测试其厚度，其厚度分别为405nm、410nm、408nm、408nm、405nm，显示出在横向上厚度有较好的均匀性。
对取出曲面样品在径向上随机取五点测试其厚度，其厚度分别为405nm、402nm、411nm、407nm、410nm，显示出在径向上厚度有较好的均匀性。
实施例2
待镀曲面形状为双球形，其膜厚修正板形状如图3所示。待镀曲面形状为球形，其膜厚修正板形状如图2所示。首先把裁剪好的膜厚修正版9安装在被镀样品固定架6的正前方，然后把被镀样品水平安装在固定架上。
1.开始用真空泵抽真空至1.0×10-3Pa，然后充入氩气，使气压升至0.3Pa。
2.开启溅射电源，对靶材进行预溅射，预溅射时，靶材背离样品表面。通过旋转控制器，使被镀样品固定架6公转装置转动到靶的正前方，随后停止公转转动。启动被镀样品固定架自转装置，使被镀样品一直在靶的正前方旋转。
3.设置好功率，开始对样品正式镀膜。
4.镀膜完成后，关闭电源，关闭氩气，停止被镀样品固定架转动，向真空室内冲入氩气或空气至大气压，取出样品。
对取出双球面样品在上赤道位置随机取三点测试其厚度，其厚度分别为312nm、310nm、309nm，在下赤道位置随机取三点测试其厚度，其厚度分别为307nm、309nm、305nm，显示出在横向上厚度有较好的均匀性。
对取出曲面样品在径向上随机取五点测试其厚度，其厚度分别为312nm、305nm、310nm、304nm、305nm，显示出在径向上厚度有较好的均匀性。
实施例3
待镀曲面形状为上小下大双球形，其膜厚修正板形状如图4所示。首先把裁剪好的膜厚修正版9安装在被镀样品固定架6的正前方，然后把被镀样品水平安装在固定架上。
1.开始用真空泵抽真空至1.0×10-3Pa，然后充入氩气，使气压升至0.5Pa。
2.开启溅射电源，对靶材进行预溅射，预溅射时，靶材背离样品表面。通过旋转控制器，使被镀样品固定架6公转装置转动到靶的正前方，随后停止公转转动。启动被镀样品固定架自转装置，使被镀样品一直在靶的正前方旋转。
3.设置好功率，开始对样品正式镀膜。
4.镀膜完成后，关闭电源，关闭氩气，停止被镀样品固定架转动，向真空室内冲入氩气或空气至大气压，取出样品。
实施例4
待镀曲面形状为上小下大双球形，其膜厚修正板形状如图4所示。首先把裁剪好的膜厚修正版9安装在被镀样品固定架6的正前方，然后把被镀样品水平安装在固定架上。本实施例中分别用到TiO2靶材和SnO2靶材，对曲面表面分别镀制TiO2薄膜和SnO2薄膜。
1.开始用真空泵抽真空至1.0×10-3Pa，然后充入氩气，使气压升至0.3Pa。
2.开启TiO2靶材溅射电源，对靶材进行预溅射，预溅射时，TiO2靶材背离样品表面。通过旋转控制器，使被镀样品固定架6转动到TiO2靶材的正前方，随后停止公转转动。启动被镀样品固定架6自转装置，使被镀样品一直在靶的正前方旋转，设置好溅射功率，待达到镀膜时间，关闭TiO2靶材溅射电源。
3.开启SnO2靶材溅射电源，对靶材进行预溅射，预溅射时，SnO2靶材背离样品表面。通过旋转控制器，使被镀样品固定架6转动到SnO2靶材的正前方，随后停止公转转动。启动被镀样品固定架6自转装置，使被镀样品一直在靶的正前方旋转，设置好溅射功率，待达到镀膜时间，关闭SnO2靶材溅射电源。
4.镀膜完成后，关闭氩气，停止被镀样品固定架转动，向真空室内冲入氩气或空气至大气压，取出样品。
本发明的不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种曲面镀膜装置，其特征在于:包括公转转盘旋转装置、被镀样品自转装置、膜厚修正装置。公转转盘旋转装置包括公转转盘以及驱动公转转盘转动的公转齿轮，所述公转齿轮与公转转盘内侧啮合；公转转盘上设有被镀样品固定架，通过公转齿轮驱动公转转盘转动，从而将被镀样品固定架上的被镀样品旋转到磁控靶前方溅射镀膜。被镀样品自转装置包括位于被镀样品固定架上的自转转盘、被镀样品固定架底部的轴承座、以及驱动自转转盘转动的自转齿轮；所述自转齿轮位于公转转盘上方，其外侧与自转转盘啮合，所述轴承座固定在公转转盘上，通过自转齿轮驱动自转转盘转动，从而使得被镀样品固定架在轴承座上发生转动，被镀样品自转的目的是为了获得横向上厚度均匀的薄膜。膜厚修正装置包括修正板以及修正板固定架，所述修正板固定架设置在公转转盘上，修正板固定架与被镀样品固定架平行，修正板位于磁控靶与被镀样品之间。所述修正板是根据被镀样品的曲面形状及靶材的尺寸经计算设计而得的，其目的是为了获得径向上厚度均匀的薄膜。
2.根据权利要求1所述的曲面镀膜装置，所述修正板是根据被镀样品的曲面形状及靶材的尺寸经计算设计而得的。
3.根据权利要求1所述的曲面材料上镀膜装置的使用方法，其特征在于：
首先安装被镀样品到被镀样品固定架上，然后开始抽真空，真空达到以后，往真空室内冲入反应惰性气体；然后使固定在公转转盘装置上的被镀样品固定架旋转到靶的正前方后停止转动，然后使被镀样品固定架开始自转，然后启动靶开始镀膜。
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