CN112708866B - 基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机及其镀膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明特别涉及一种基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机。其包括镀膜机本体，还包括移动平台，驱动装置，及上装装置，上装装置包括固定组件，转动组件，及与固定组件活动连接的升降组件；还包括控制器，第一检测元件，位移传感器，控制器接收第一检测元件发送的检测信号后，发送控制移动平台停止运行的信号至驱动装置，控制器接收位移传感器的检测信号后，发送控制移动平台往复运行的信号至驱动装置。本发明还包括一种基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机的镀膜方法。本发明可实现一次性完成基材单面双相电极镀膜，即可实现基材的单面双相电极的连续性镀膜，生产效率高，质量有保证，使用更方便快捷，值得被广泛推广应用。

Description

基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机及其镀膜方法

技术领域

本发明涉及真空镀膜设备技术领域，特别涉及一种基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机及其镀膜方法。

背景技术

近年来，磁控溅射技术的应用日趋广泛，磁控溅射技术是在物理科学、材料科学领域中已广泛使用的实验和生产的表面改性技术，在工业生产和科学研究领域发挥巨大作用。随着对具有各种新型功能的薄膜需求的增加，相应的磁控溅射技术也获得进一步的发展。磁控溅射技术作为一种十分有效的薄膜沉积方法，被普遍和成功地应用于许多方面，特别是在微电子、光学薄膜和材料表面处理领域中，可制备各种硬质膜、金属膜、半导体膜、介质膜、铁磁膜、等纳米级的单层及多层功能膜。

目前，柔性织物表面的电极化方法主要是丝网印刷法，通过将所需形状外的丝网孔洞阻塞，制备出所需的电极区域，电极区域内的丝网保持其固有细孔，印刷时，刮刀刮压金属浆料，使之透过丝网，均匀印制到柔性基体上。但丝网印刷法制备出的电极存在金属电极粉末用量大，印刷粘合剂易导致放电反应不完全以及化学毒性等问题。人们为了避免采用丝网印刷法带来的各种弊端，因此，采用了一种模板限域磁控溅射技术在织物表面构筑金属电极的方法。例如专利CN201811601808.X中提到的在织物表面构筑金属电极。但是，现有的磁控溅射设备不管是对柔性基材还是硬质膜只能进行单一模板限域镀膜，而不能进行双相电极连续镀膜。如要制备双相电极阵列则需要更换靶材和模板，拆、换时工作量大，且程序繁琐，不仅导致生产效率低，也会影响生产质量。

所以，现急需一种能够解决现有设备在基材表面制备双相金属电极需要每次都打开真空室，更换靶材，更换模板，重新固定样品和模板，重新抽真空等操作繁琐技术问题的新磁控溅射设备，以提高生产效率及质量。

专利CN 107815658 A，公开了一种小型真空磁控三靶溅射镀镆机，所述镀镆机包括有真空室、支撑真空室的机台、置于机台内部的电器控制系统及真空室的上盖、均布于上盖上的三个磁控靶，上盖上连接有两支气压支撑杆，真空室后面设有抽气管，抽气管中设有节流阀，抽气管的后端通过气动插板阀与分子泵相接，分子泵的排气口通过波纹管连接于机械泵；真空室上盖上面均布三只磁控靶，每只靶头上，均设有独立的挡板机构；真空室前面设有玻璃观察窗；真空室右面，设有辅助照明的引入接口。虽然该镀膜机使用较为方便，只需设置好若干参数，例如镀镆时间、并放样、取样等，就可以全自动运行。但是，该镀膜机并不实现单面基材双相电极的连续性镀膜。

专利CN 202936475 U，公开了一种用于柔性线材表面镀膜的磁控溅射装置，包括真空相连的装载室、磁控溅射镀膜室以及收卷室，装载室内设置第一转轴，收卷室内设置第二转轴，第二转轴的输出端连接有使其均匀转动的动力装置，柔性线材的一端设置在第一转轴上，另一端固定在第二转轴上，以柔性线材为中心在磁控溅射镀膜室上环形均布至少三个溅射靶。该专利虽然能通过将柔性线材依次穿设在装载室、磁控溅射镀膜室和收卷室内，并通过收卷室内的均匀转动的转轴使柔性线材均匀移动，可连续的对柔性线材镀膜，提高生产效率，利用磁控溅射镀膜技术对柔性线材镀膜，使膜层更加稳定可靠，磁控溅射镀膜室内绕柔性线材均匀设置多个溅射靶，使柔性线材外表面能进行完整的镀膜工作且膜层均匀。但是，同样，其只能实现对基材单面单一靶材的连续性镀膜，并不能实现单面双相电极的连续性镀膜，如需对基材进行双相镀膜时，需要打开真空室更换靶材，重新抽真空等操作，工作量较大，生产效率相对较低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种可实现一次性完成基材单面双相电极镀膜，实现双相电极的连续性镀膜目的，生产效率高，加工质量好的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机及其镀膜方法。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，包括含有真空腔室的镀膜机本体，还包括设置于真空腔室内用于带动基材运行至靶材溅射区域进行溅射的移动平台，用于驱动移动平台往复运行的驱动装置，以及用于将掩膜图形版安装至移动平台上的上装装置，所述上装装置包括固定组件，与固定组件固定连接的用于安装、收回掩膜图形版的转动组件，以及与转动组件固定连接的用于纵向上下移动转动组件的升降组件，所述上装装置通过座体与镀膜机本体固定连接，在所述真空腔室内设置有将真空腔室分隔成用于溅射A靶材的第一真空腔室和用于溅射B靶材的第二真空腔室的分隔板，所述第一真空腔室通过分隔板上设置有的可供移动平台运行时通过的孔与第二真空室贯穿连通设置，所述第一真空腔室、第二真空腔室内均设置有一组上装装置；还包括控制器，在第一真空腔室、第二真空腔室内均设有用于检测移动平台的第一检测元件，以及用于检测移动平台在靶材溅射区域往复运行总长度的位移传感器，所述第一检测元件检测到移动平台后发送检测信号至控制器，所述控制器发送控制移动平台停止运行的信号至驱动装置；所述位移传感器检测到移动平台后发送检测信号至控制器，所述控制器发送控制移动平台往复运行的信号至驱动装置，溅射完成后，控制器发送控制驱动装置继续运转工作的信号至驱动装置，直至第一检测元件再次检测到移动平后，控制器发送控制移动平台停止运行的信号至驱动装置。

上述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，所述真空镀膜机还包括在第一真空腔室的一侧设置的用于放置多个基材原料的进样室，以及在第二真空腔室的出料端设置的用于将多个溅射完成的基材收回的出样室，所述进样室、出样室内均设置有用于升降基材的升降输送装置，以及用于将基材在水平方向上输送的水平输送装置，在进样室与镀膜机本体连接处设置有进样孔，在出样室与镀膜机本体连接处设置有出样孔。

上述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，所述升降组件包括带有内腔的支架，所述支架的一端通过固定座与镀膜机本体固定连接，另一端通过固定件与手轮固定连接，所述手轮通过转轴与主动伞齿轮固定连接，在支架的内腔中设置有丝杆，丝杆的一端与固定座转动连接，另一端的端部穿过固定件并连接有与主动伞齿轮啮合的从动伞齿轮，还包括一与丝杆螺纹连接的丝母，所述丝母通过连杆与固定组件固定连接。

上述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，所述转动组件包括与固定组件固定连接的内转动管，在内转动管的下端外侧套设有内导向管，在内转动管的上端外侧套设有外管，在外管的外侧套设有与外管转动连接的外转动管，在外转动管与外管之间设置有与外转动管固定连接的外磁铁，在内转动管的外侧壁上设置有与外磁铁同磁极的内磁铁，在内转动管的顶端设置有与外管形成密封内腔的上顶盖，所述内转动管与上顶盖转动连接设置，在外管的下方设置有上法兰，以及与上法兰固定连接是下法兰，所述内导向管与下法兰固定连接，所述连杆与下法兰的外侧通过连接件固定连接，在内导向管的外侧套设有波纹管，所述波纹管的一端与下法兰固定连接，另一端与座体固定连接。

上述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，所述固定组件包括固定板，在固定板的两端设置有锁紧扣，与锁紧扣配合在收回掩膜图形版时将掩膜图形版固定锁紧的锁紧杆，以及与固定板活动连接的椭圆形套筒，在锁紧杆的前端设置有与椭圆形套筒顶紧锁住的销轴，所述椭圆形套筒与内转动管固定连接，在锁紧杆靠近椭圆形套筒一端设置有支撑块，另一端设置有挡块，在挡块与支撑块之间设置有弹簧，所述支撑块与固定板接触不连接设置，在掩膜图形版的两侧均设置有锁紧提升扣。

上述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，所述驱动装置包括用于驱动移动平台运行的丝杠，以及用于驱动丝杠转动的伺服电机，所述移动平台包括与丝杠连接的滚珠丝杠台，在滚珠丝杠台上设置有用于承载基材进行移动的承载台，所述承载台上设置有用于固定基材的压紧槽，所述承载台与滚珠丝杠台固定连接，所述伺服电机上安装有控制伺服电机正、反转的正转控制开关，反转控制开关；所述第一检测元件包括设置在第一真空腔室内的第一光电开关，以及设置在第二真空腔室内的第二光电开关，所述位移传感器包括设置在第一真空腔室内的第一位移传感器，以及设置在第二真空腔室内的第二位移传感器，所述靶材溅射区域包括设置于第一真空腔室内的A靶材溅射区域，以及设置于第二真空腔室内的B靶材溅射区域，当控制器接收到第一光电开关检测到承载台的检测信号后发送控制伺服电机关闭的信号至伺服电机，当第一位移传感器检测到承载台后，发送检测信号至控制器，控制器发送控制承载台在A靶材溅射区域往复运行的信号至伺服电机，当A靶材溅射完成后，控制器发送控制伺服电机继续运转的信号至伺服电机；当控制器接收到第二光电开关检测到承载台的检测信号后发送控制伺服电机关闭的信号至伺服电机，当第二位移传感器检测到承载台后，发送检测信号至控制器，控制器发送控制承载台在B靶材溅射区域往复运行的信号至伺服电机，当B靶材溅射完成后，控制器发送控制伺服电机继续运转的信号至伺服电机。

上述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，所述升降输送装置包括多个用于承托基材的托板，输送链，设置于输送链两端用于传递动力的皮带轮，以及动力组件，多个所述托板间隔与输送链一侧面固定连接，所述动力组件包括用于带动输送链运行的升降伺服电机，所述升降伺服电机的电机输出轴与一皮带轮连接，另一皮带轮通过转轴与镀膜机本体转动连接；所述水平输送装置包括与进样室内侧壁固定连接的沿进样室长度方向向第一真空腔室方向延伸的第一滑轨，与第一滑轨相适配并与第一滑轨滑动连接的第一滑板，所述第一滑板的底部固定连接有用于抓取托板上基材的第一抓取组件，以及用于驱动第一滑板在第一滑轨上滑动的第一水平驱动组件。

上述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，所述水平输送装置还包括与出样室内侧壁固定连接的沿出样室长度方向向第二真空腔室方向延伸的第二滑轨，与第二滑轨相适配并与第二滑轨滑动连接的第二滑板，所述第二滑板的底部固定连接有用于抓取移动平台上溅射完成的基材至托板上的第二抓取组件，以及用于驱动第二滑板在第二滑轨上滑动的第二水平驱动组件；所述第一抓取组件与第二抓取组件相同设置，所述第一抓取组件包括与第一滑板固定连接的连接板，在连接板的下方两侧各设置有一抓取油缸，所述抓取油缸的活塞杆的端部设置有电磁铁，在基材的端部下底面设置有与电磁铁相吸的基材底部磁铁。

上述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，所述真空镀膜机还包括在托板的一端设置有的用于检测第一滑板、第二滑板的第二检测元件，以及设置于第一滑轨、第二滑轨一端用于检测第一抓取组件、第二抓取组件的第三检测元件，所述第二检测元件检测到第一滑板、第二滑板后发送检测信号至控制器，所述控制器发送控制第一水平驱动组件、第二水平驱动组件关闭的信号至第一水平驱动组件、第二水平驱动组件，同时发送用于控制抓取油缸的活塞杆升降的信号至抓取油缸；所述第三检测元件检测到第一滑板、第二滑板后发送检测信号至控制器，所述控制器发送控制第一水平驱动组件、第二水平驱动组件关闭的信号至第一水平驱动组件、第二水平驱动组件，同时发送用于控制抓取油缸的活塞杆升降的信号至抓取油缸，所述第一检测元件检测到移动平台后发送检测信号至控制器，控制器发送控制升降伺服电机启闭的信号至升降伺服电机。

一种基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机的镀膜方法，包括如下步骤：

S1.先抽取镀膜机本体内空气，使镀膜机达到溅射工作所需真空度；

S2.在第一真空腔室内使用升降组件以及转动组件将用于溅射A靶材的掩膜图形版从固定组件上安装至移动平台上；

S3.掩膜图形版安装好后，然后启动驱动装置，移动平台在A靶材下方往复运行，在基础表面上进行A靶材的溅射；

S4.当A靶材溅射完成后，移动平台再次运行至第一真空腔室的上装装置正下方后，驱动装置自动关闭，然后利用升降组件以及转动组件将用于溅射A靶材的掩膜图形版从移动平台上收回至固定组件上；

S5.当A靶材的掩膜图形版收回后，启动驱动装置，移动平台移动至第二真空腔室内的上装装置的正下方后，驱动装置自动关闭，然后利用升降组件和转动组件将用于溅射B靶材的掩膜图形版从固定组件上安装至移动平台上；

S6.当安装B靶材的掩膜图形版安装完成后，然后启动驱动装置，移动平台在B靶材下方往复运行，进行B靶材的溅射；

S7.当B靶材溅射完成后，移动平台移动再次运行至第二真空腔室的上装装置正下方，驱动装置自动关闭，然后利用升降组件以及转动组件将溅射B靶材的掩膜图形版从移动平台上收回至固定组件上，A靶材、B靶材连续溅射工作完成，最后将连续生成的双相电极材料从镀膜机中取出。

本发明基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机及其镀膜方法的有益效果是：首先，本发明可实现一次性完成基材的单面双相电极镀膜，即可实现在基材上连续生成单面双相电极的目的，与现有设备相比，能够缩短生产时间，提高生产效率，提高加工质量。其次，采用原位直接定向模板定位，比原位旋转柔性基模板定位准备确度高，对于易变形、强度低的柔性基材更加适合。第三，通过设置控制系统，进一步提高生产效率。第四，通过设置进样室以及出样室，在进样室内设置升降输送装置以及水平输送装置，可实现对多个基材进行一次性单面双相电极镀膜。可再进一步提高生产效率。本发明可实现在基材上连续生成单面双相电极的目的，生产效率高，加工质量有保证，值得被广泛推广应用。

附图说明

图1为实施例1中镀膜机结构示意图；

图2为A部结构剖视放大图；

图3为上装装置结构示意图；

图4为固定组件结构示意图；

图5为固定组件与移动平台剖视结构示意图；

图6为B部结构放大图；

图7为实施例2中镀膜机结构示意图；

图8为C部结构放大图；

图9为实施例2进样室中升降输送装置结构示意图；

图10为实施例2出样室中升降输送装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；

实施例1

如图1、2、3、4、5、6所示，一种基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，包括含有真空腔室的镀膜机本体1，还包括设置于真空腔室内用于带动基材2运行至靶材溅射区域进行溅射的移动平台3，用于驱动移动平台3往复运行的驱动装置，以及用于将掩膜图形版4安装至移动平台上的上装装置5。在本实施例中，上装装置5包括固定组件，与固定组件固定连接的用于安装、收回掩膜图形版4的转动组件，以及与转动组件固定连接的可使转动组件升降运行的升降组件。其中，上装装置5通过座体6与镀膜机本体1固定连接，在真空腔室内设置有将真空腔室分隔成用于溅射A靶材7的第一真空腔室8和用于溅射B靶材9的第二真空腔室10的分隔板11，第一真空腔室8通过分隔板11上设置有的可供移动平台运行时通过的孔与第二真空室10贯穿连通设置，第一真空腔室8、第二真空腔室10内均设置有一组上装装置5。在第一真空腔室8以及第二真空腔室10的下方设置有抽气管，抽气管中设有节流阀，抽气管的后端通过气动插板阀与分子泵63相接。

为了实现进一步提高生产效率的目的，本发明镀膜机还包括控制器，在第一真空腔室8、第二真空腔室10内均设有用于检测移动平台的第一检测元件，以及用于检测移动平台3在靶材溅射区域往复运行总长度的位移传感器，第一检测元件检测到移动平台3后发送检测信号至控制器，控制器发送控制移动平台3停止运行的信号至驱动装置；位移传感器检测到移动平台3后发送检测信号至控制器，控制器发送控制移动平台3往复运行的信号至驱动装置，溅射完成后，控制器发送控制驱动装置继续运转工作的信号至驱动装置，直至第一检测元件再次检测到移动平3后，控制器发送控制移动平台3停止运行的信号至驱动装置。

本实施例中的升降组件包括带有内腔的支架18，支架18的一端通过固定座19与镀膜机本体1固定连接，另一端通过固定件20与手轮21固定连接，手轮21通过转轴22与主动伞齿轮23固定连接，在支架18的内腔中贯穿设置有丝杆24，丝杆24的一端与固定座19转动连接，另一端的端部穿过固定件20并连接有与主动伞齿轮23相啮合的从动伞齿轮25，还包括一与丝杆24螺纹连接的丝母26，丝母26通过连杆27与固定组件固定连接。

其中，转动组件包括与固定组件固定连接的内转动管28，在内转动管28的下端外侧套设有内导向管29，在内转动管28的上端外侧套设有外管30，在外管30的外侧套设有与外管30转动连接的外转动管31，在外转动管31与外管30之间设置有与外转动管31固定连接的外磁铁32，在内转动管28的外侧壁上设置有与外磁铁32同磁极的内磁铁33，在内转动管28的顶端设置有与外管30形成密封内腔的上顶盖34，内转动管28与上顶盖34转动连接设置，在外管30的下方设置有上法兰35，以及与上法兰35固定连接是下法兰36，所述内导向管29与下法兰36固定连接，连杆27与下法兰36的外侧通过连接件37固定连接，在内导向管29的外侧套设有波纹管38，波纹管38的一端与下法兰36固定连接，另一端与座体6固定连接。为了保证镀膜机的密封性，在镀膜机本体1的内侧壁上对应内转动管28穿过的位置设置有密封圈40。

固定组件包括固定板41，在固定板41的两端设置有锁紧扣42，与锁紧扣42配合在收回掩膜图形版4时将掩膜图形版4固定锁紧的锁紧杆43，以及与固定板41活动连接的椭圆形套筒44，在锁紧杆43的前端设置有与椭圆形套筒44顶紧锁住的销轴65，椭圆形套筒44与内转动管28固定连接，在锁紧杆43靠近椭圆形套筒44一端设置有支撑块45，另一端设置有挡块46，在挡块46与支撑块45之间设置有预设有预紧力的弹簧47，支撑块45与固定板41接触但不连接设置，挡块46与锁紧杆43一体成型设置。在固定板41上还设置有限位支架64，在掩膜图形版4的两侧均设置有锁紧提升扣52，锁紧杆43穿过锁紧扣42、锁紧提升扣52将掩膜图形版4固定在固定板41上。驱动装置包括用于驱动移动平台运行的丝杠48，以及用于驱动丝杠48转动的伺服电机49，其中，移动平台3包括与丝杠48连接的滚珠丝杠台50，在滚珠丝杠台50上设置有用于承载基材2进行移动的承载台51，所述承载台51上设置有用于固定基材2的压紧槽，承载台51与滚珠丝杠台50固定连接，伺服电机49上安装有控制伺服电机正、反转的正转控制开关，反转控制开关。

升降组件的升降工作过程：手动转动手轮21，带动主动伞齿轮23转动，主动伞齿轮23带动从动伞齿轮25转动，从动伞齿轮25带动丝杆24转动，丝杆24转动使得丝母26沿丝杆24纵向上下移动，从而带动下法兰36上下升降移动，最终带动上法兰35、内转动管28、外管30、外转动管31、内导向管29整体上下升降移动，而内转动管28与固定板41固定连接的，所以可带动固定板41上下移动。

掩膜图形版锁紧、收回过程：当需要将掩膜图形版4从固定件41上安装中移动平台3上时，先转动外管30，外磁铁32转动，外磁铁32带动内磁铁33转动，从而带动内转动管28转动，内转动管28的转动带动椭圆形套筒44转动，此时椭圆形套筒44的长轴旋转90度，由横向转动至竖向，即椭圆形套筒44的短轴由竖向变成横向，由于弹簧47上预先设置有预紧力，当椭圆形套筒44的长轴变为竖向时，弹簧47的预紧力使得锁紧杆43向椭圆形套筒44的方向移动，使得锁紧杆43脱离锁紧提升扣52，然后用力向下按压上顶盖34，即将掩膜图形版4安装在移动平台3上，然后旋转手轮21，通过向上提升内转动管28，来提升固定板41,即完成掩膜图形版4的安装。当需要将掩膜图形版4从移动平台3上收回至固定板41上时，通过相反方向旋转外管30，使得椭圆形套筒44的长轴反向旋转90度，由竖向变为横向，此时椭圆形套筒44的长轴向外挤压锁紧杆43，锁紧杆43向远离椭圆形套筒44的方向移动，最终使得锁紧杆43穿过锁紧提升扣52上的孔内，将掩膜图形版4收回安装至固定板41上。

具体的，本实施例中，第一检测元件包括设置在第一真空腔室8内的第一光电开关12，以及设置在第二真空腔室10内的第二光电开关13，位移传感器包括设置在第一真空腔室8内的第一位移传感器14，以及设置在第二真空腔室10内的第二位移传感器15，靶材溅射区域包括设置于第一真空腔室8内的A靶材溅射区域16，以及设置于第二真空腔室10内的B靶材溅射区域17。当控制器接收到第一光电开关12检测到承载台51的检测信号后发送控制伺服电机49关闭的信号至伺服电机49，当第一位移传感器14检测到承载台51后，发送检测信号至控制器，控制器发送控制承载台51在A靶材溅射区域16往复运行的信号至伺服电机49，当A靶材7溅射完成后，控制器发送控制伺服电机49继续运转的信号至伺服电机49；当控制器接收到第二光电开关13检测到承载台51的检测信号后发送控制伺服电机49关闭的信号至伺服电机49，当第二位移传感器15检测到承载台51后，发送检测信号至控制器，控制器发送控制承载台51在B靶材溅射区域17往复运行的信号至伺服电机49，当B靶材溅射9完成后，控制器发送控制伺服电机继续运转的信号至伺服电机49。

工作过程：先将镀膜机本体1的进料门(附图中未示出)打开，将柔性基材2压紧放置在承载台51上的压紧槽内，使得基材2绷紧固定在承载台51上。关闭进料门，并将第一真空腔室8、第二真空腔室10内的空气进行抽吸，达到溅射工作的真空状态。然后启动伺服电机49，移动平台3向第一真空腔室8方向运行，当运行至第一光电开关12位置后，第一光电开关12检测到承载台51后发送检测信号至控制器，控制器接收到检测信号后发送控制伺服电机49停止运转的信号至伺服电机49，则移动平台3位于上装装置5的正下方后停止运行。先手动操作升降组件，使得固定组件向下向移动平台3的方向运行，直至贴紧移动平台3，然后手动操作转动组件，使得椭圆形套筒44转动，然后向下按压上顶盖，从而使得掩膜图形版4从固定板41上脱离，并安装至移动平台3上。然后闭合伺服电机49上的反转控制开关，伺服电机49反转，移动平台3带动基材2以及掩膜图形版4向A靶材7方向运行。当第一位移传感器14检测到掩膜图形版4后，发送检测信号至控制器，控制器发送控制伺服电机49运转方向的信号至伺服电机49，伺服电机49正转，移动平台3向第一光电开关12的方向运行，当达到设定的单向运行距离后，伺服电机49反转，移动平台3向第一位移传感器14方向运行，如此实现移动平台的往复运行，当往复运行次数达到设定数值，即达到镀膜的厚度后，关掉控制A靶材溅射电源，移动平台3向第一光电开关12方向运行，直至第一光电开关12检测到承载台51后发送检测信号至控制器，控制器接收到检测信号后发送控制伺服电机49停止运转的信号至伺服电机49，移动平台3停止运行，然后手动操作收回掩膜图形版4。其中压紧槽为传统的可以将柔性基材压紧的现有结构，本实施例中不再赘述。

收回掩膜图形版4后，闭合伺服电机49上的反转控制开关，伺服电机49反转，移动平台3带动溅射完成A靶材7的基材向第二真空腔室10中的B靶材9方向运行,直至运行至第二光电开关13位置，当第二光电开关13检测到承载台51后发送检测信号至控制器，控制器接收到检测信号后发送控制伺服电机49停止运转的信号至伺服电机49，则移动平台3停止运行，同理将用于溅射B靶材的掩膜图形版4安装至移动平台3上。安装完成后，闭合伺服电机49上的正转控制开关，伺服电机49正转，移动平台3带动基材以及掩膜图形版4向B靶材9方向运行，当第二位移传感器15检测到掩膜图形版4后，发送检测信号至控制器，控制器发送控制伺服电机49运转方向的信号至伺服电机49，伺服电机49反转，移动平台3向第二光电开关13的方向运行，同理实现移动平台3的往复运行，当达到镀膜的厚度后，关掉控制B靶材溅射电源，移动平台3向第二光电开关13方向运行，直至第二光电开关13检测到承载台51后发送检测信号至控制器，控制器接收到检测信号后发送控制伺服电机49停止运转的信号至伺服电机49，移动平台3停止运行，收回掩膜图形版4，镀膜机本体1的出料门(附图中未示出)打开，将溅射完后的柔性基材取出，最终完成柔性基材的单面双相镀膜工作。

本发明还提供一种基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机的镀膜方法，具体包括如下步骤：

S1.先抽取镀膜机本体内空气，使镀膜机达到溅射工作所需真空度；

S2.在第一真空腔室内使用升降组件以及转动组件将用于溅射A靶材的掩膜图形版从固定组件上安装至移动平台上；

S3.掩膜图形版安装好后，然后启动驱动装置，移动平台在A靶材下方往复运行，在基础表面上进行A靶材的溅射；

S4.当A靶材溅射完成后，移动平台再次运行至第一真空腔室的上装装置正下方后，驱动装置自动关闭，然后利用升降组件以及转动组件将用于溅射A靶材的掩膜图形版从移动平台上收回至固定组件上；

S5.当A靶材的掩膜图形版收回后，启动驱动装置，移动平台移动至第二真空腔室内的上装装置的正下方后，驱动装置自动关闭，然后利用升降组件和转动组件将用于溅射B靶材的掩膜图形版从固定组件上安装至移动平台上；

S6.当安装B靶材的掩膜图形版安装完成后，然后启动驱动装置，移动平台在B靶材下方往复运行，进行B靶材的溅射；

S7.当B靶材溅射完成后，移动平台移动再次运行至第二真空腔室的上装装置正下方，驱动装置自动关闭，然后利用升降组件以及转动组件将溅射B靶材的掩膜图形版从移动平台上收回至固定组件上，A靶材、B靶材连续溅射工作完成，最后将连续生成的双相电极材料从镀膜机中取出。

本发明可解决现有设备在柔性基材表面制备双相金属电极需要每次都打开真空室，更换靶材，更换模板，重新固定样品和模板，重新抽真空等操作繁琐的问题。

实施例2

如图7、8、9、10所示，与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于，本实施例中真空镀膜机还包括在第一真空腔室8的一侧设置的用于放置多个基材原料的进样室53，以及在第二真空腔室10的出料端设置的用于将多个溅射完成的基材收回的出样室54，在进样室53、出样室54内均设置有用于升降基材的升降输送装置，以及用于将基材在水平方向上输送的水平输送装置，在进样室53与镀膜机本体1连接处设置有进样孔，在出样室54与镀膜机本体1连接处设置有出样孔。

本实施例中的升降输送装置包括多个用于承托基材的托板55，输送链56，设置于输送链56两端用于传递动力的皮带轮57，以及动力组件，多个托板55间隔与输送链56一侧面固定连接，动力组件包括用于带动输送链56运行的升降伺服电机，升降伺服电机的电机输出轴与一皮带轮57连接，另一皮带轮57通过转轴与镀膜机本体1转动连接，升降伺服电机、转轴均未在附图中示出。水平输送装置包括与进样室53内侧壁固定连接的沿进样室53长度方向向第一真空腔室8方向延伸的第一滑轨58，与第一滑轨58相适配并与第一滑轨58滑动连接的第一滑板59，第一滑板59的底部固定连接有用于抓取托板55上基材的第一抓取组件，以及用于驱动第一滑板59在第一滑轨58上滑动的第一水平驱动组件；水平输送装置还包括与出样室54内侧壁固定连接的沿出样室长度方向向第二真空腔室8方向延伸的第二滑轨，与第二滑轨相适配并与第二滑轨滑动连接的第二滑板，第二滑板的底部固定连接有用于抓取移动平台上溅射完成的基材至托板55上的第二抓取组件，以及用于驱动第二滑板在第二滑轨上滑动的第二水平驱动组件。本实施例中第一水平驱动组件包括第一电机，第二水平驱动组件包括第二电机，第一电机、第二电机均为伺服电机，且在附图中均未示出。

本实施例中的第一抓取组件与第二抓取组件相同设置，具体的，第一抓取组件包括与第一滑板59固定连接的连接板60，在连接板60的下方两侧各设置有一个抓取油缸61，抓取油缸61的活塞杆的端部设置有电磁铁62在基材2的端部下底面设置有与电磁铁62相吸的基材底部磁铁。

为了实现进样室53内基材2能自动输送至移动平台上或者将溅射完成的基材2从移动平台上输送至出样室54内的目的，本实施例中的真空镀膜机还包括在托板55的一端设置有的用于检测第一滑板59、第二滑板的第二检测元件，以及设置于第一滑轨58、第二滑轨一端用于检测第一抓取组件、第二抓取组件的第三检测元件，第二检测元件检测到第一滑板59、第二滑板后发送检测信号至控制器，控制器发送控制第一水平驱动组件、第二水平驱动组件关闭的信号至第一水平驱动组件、第二水平驱动组件，同时发送用于控制抓取油缸61的活塞杆升降的信号至抓取油缸61；第三检测元件检测到第一滑板59、第二滑板后发送检测信号至控制器，控制器发送控制第一水平驱动组件、第二水平驱动组件关闭的信号至第一水平驱动组件、第二水平驱动组件，同时发送用于控制抓取油缸61的活塞杆升降的信号至抓取油缸61，第一检测元件检测到移动平台后发送检测信号至控制器，控制器发送控制升降伺服电机启闭的信号至升降伺服电机。

本发明中的真空镀膜机还包括用于设置及显示参数信息的显示终端，控制器采用环境适用能力高的PLC控制器，本实施例中第二检测元件采用位置传感器，且在第一滑轨、第二滑轨的端部各设置一个，第三检测元件采用时间传感器。为了使得大气进入镀膜机本体1内，采用真空磁流体对丝杠48穿过镀膜机本体1上的孔洞时的缝隙进行密封。时间传感器起始计时时间从位置传感器第一次检测到第一滑板59后开始计时，以一定的速度移动至第一滑轨58靠近移动平台一侧端，并使得第一滑板59上的两个电磁铁62能正好处于移动平台两侧正上方。也就是说，预先编制好运行程序，通过设置若干参数，如镀膜时间，抓取油缸的活塞杆伸出长度，就可实现一次完成对多个基材单面双相电极自行运行溅射镀膜的目的。

工作过程：先进样室53、出样室54、第一真空腔室8、第二真空腔室10内的空气进行抽吸，达到溅射工作的真空状态后，启动伺服电机49，伺服电机49正转，移动平台向第一光电开关12方向移动，当移动至第一光电开关12位置后，第一光电开关12发送检测信号至控制器，控制器发送控制伺服电机49停止运转的信号至伺服电机49，此时移动平台3停止运行，同时控制器发送控制第一电机带动第一滑板59在第一滑轨58上向托板55方向移动的信号至第一电机，当位置传感器检测到第一滑板59后，发送检测信号至控制器，控制器发送向下伸出的信号至抓取油缸，抓取油缸带动电磁铁62向下移动，并对基材进行磁吸，当磁吸完成后，第一电机带动第一滑板59向移动平台方向移动，当第一滑板运行至第一滑轨端部时，时间传感器发送控制第一电机停止运转的信号至第一电机，同时，发送控制抓取油缸的活塞杆向下伸出的信号至抓取油缸61，此时，基材碰触到了承载台51，控制电磁铁62与基材底部磁铁相斥，基材放置在承载台51上，抓取油缸的活塞杆收回，第一滑板59向进样室方向运行，当运行至托板55靠近移动平台3的一端时，时间传感器发送信号至控制器，控制器发送控制第一电机停止运转的信号至第一电机，当基材溅射完成后，移动平台再次运行至第一光电开关位置时，时间传感器发送检测信号至控制器，控制器发送控制升降伺服电机运转的信号至升降伺服电机，此时，输送链56带动托板55向下运行，当其中一托板55运行一定高度正好使得电磁铁62能磁吸住基材，如此循环动作，直至全部将基材溅射完成。

当一基材单面双相电极全部溅射完成后，移动平台向第二光电开关13方向移动，当移动至第二光电开关13位置后，第二光电开关13发送检测信号至控制器，控制器发送控制伺服电机49停止运转的信号至伺服电机49，此时移动平台停止运行，同时控制器发送控制第二电机带动第二滑板在第二滑轨上向移动平台方向移动的信号至第一电机，当第二滑板运行至移动平台的正上方时，时间传感器发送信号至控制器，控制器发送控制第一电机停止运转的信号至第一电机，同时发送控制抓取油缸的活塞杆向下伸出的信号至抓取油缸，当伸出一定长度后，电磁铁62磁吸住基材，抓取油缸的活塞杆缩回，并第二滑板向托板55方向运行；当位置传感器检测到第二滑板后，发送检测信号至控制器，控制器发送控制第二电机停止运转的信号至第二电机，同时发送控制抓取油缸向下伸出的信号至抓取油缸，当基材碰触到托板55时，控制电磁铁62与基材底部磁铁相斥，溅射完成的基材被放置在托板55上，抓取油缸的活塞杆缩回，第二滑板向第二真空腔室10方向运行，当运行至不会影响托板55升降距离后停止运行。

当基材溅射完成后，移动平台3运行至第二光电开关13位置时，时间传感器发送检测信号至控制器，控制器发送控制出样室内托板55升降的升降伺服电机运转的信号至升降伺服电机，此时，输送链56带动托板55向下运行，当其中一托板55运行一定高度正好使得电磁铁62能磁释放基材，如此循环动作，直至全部将溅射完成的基材放置在出样室的托板55上。

本发明可解决现有设备在柔性基材表面制备双相金属电极需要每次都打开真空室，更换靶材，更换模板，重新固定样品和模板，重新抽真空等操作繁琐的问题。同时，通过设置进样室以及出样室，在进样室内设置升降输送装置以及水平输送装置，可实现对多个基材进行一次性单面双相电极镀膜的目的，进一步提高了生产效率。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修改，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，包括含有真空腔室的镀膜机本体，其特征在于：还包括设置于真空腔室内用于带动基材运行至靶材溅射区域进行溅射的移动平台，用于驱动移动平台往复运行的驱动装置，以及用于将掩膜图形版安装至移动平台上的上装装置，所述上装装置包括固定组件，与固定组件固定连接的用于安装、收回掩膜图形版的转动组件，以及与转动组件固定连接的用于纵向上下移动转动组件的升降组件，所述上装装置通过座体与镀膜机本体固定连接，在所述真空腔室内设置有将真空腔室分隔成用于溅射A靶材的第一真空腔室和用于溅射B靶材的第二真空腔室的分隔板，所述第一真空腔室通过分隔板上设置有的可供移动平台运行时通过的孔与第二真空室贯穿连通设置，所述第一真空腔室、第二真空腔室内均设置有一组上装装置；还包括控制器，在第一真空腔室、第二真空腔室内均设有用于检测移动平台的第一检测元件，以及用于检测移动平台在靶材溅射区域往复运行总长度的位移传感器，所述第一检测元件检测到移动平台后发送检测信号至控制器，所述控制器发送控制移动平台停止运行的信号至驱动装置；所述位移传感器检测到移动平台后发送检测信号至控制器，所述控制器发送控制移动平台往复运行的信号至驱动装置，溅射完成后，控制器发送控制驱动装置继续运转工作的信号至驱动装置，直至第一检测元件再次检测到移动平后，控制器发送控制移动平台停止运行的信号至驱动装置；

所述柔性基材连续镀膜机还包括在第一真空腔室的一侧设置的用于放置多个基材原料的进样室，以及在第二真空腔室的出料端设置的用于将多个溅射完成的基材收回的出样室，所述进样室、出样室内均设置有用于升降基材的升降输送装置，以及用于将基材在水平方向上输送的水平输送装置；

所述升降组件包括带有内腔的支架，所述支架的一端通过固定座与镀膜机本体固定连接，另一端通过固定件与手轮固定连接，所述手轮通过转轴与主动伞齿轮固定连接，在支架的内腔中设置有丝杆，丝杆的一端与固定座转动连接，另一端的端部穿过固定件并连接有与主动伞齿轮啮合的从动伞齿轮，还包括一与丝杆螺纹连接的丝母，所述丝母通过连杆与固定组件固定连接。

2.根据权利要求1所述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，其特征是：所述转动组件包括与固定组件固定连接的内转动管，在内转动管的下端外侧套设有内导向管，在内转动管的上端外侧套设有外管，在外管的外侧套设有与外管转动连接的外转动管，在外转动管与外管之间设置有与外转动管固定连接的外磁铁，在内转动管的外侧壁上设置有与外磁铁同磁极的内磁铁，在内转动管的顶端设置有与外管形成密封内腔的上顶盖，所述内转动管与上顶盖转动连接设置，在外管的下方设置有上法兰，以及与上法兰固定连接是下法兰，所述内导向管与下法兰固定连接，所述连杆与下法兰的外侧通过连接件固定连接，在内导向管的外侧套设有波纹管，所述波纹管的一端与下法兰固定连接，另一端与座体固定连接。

3.根据权利要求1所述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，其特征是：所述固定组件包括固定板，在固定板的两端设置有锁紧扣，与锁紧扣配合在收回掩膜图形版时将掩膜图形版固定锁紧的锁紧杆，以及与固定板活动连接的椭圆形套筒，在锁紧杆的前端设置有与椭圆形套筒顶紧锁住的销轴，所述椭圆形套筒与内转动管固定连接，在锁紧杆靠近椭圆形套筒一端设置有支撑块，另一端设置有挡块，在挡块与支撑块之间设置有弹簧，所述支撑块与固定板接触不连接设置，在掩膜图形版的两侧均设置有锁紧提升扣。

4.根据权利要求1所述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，其特征是：所述驱动装置包括用于驱动移动平台运行的丝杠，以及用于驱动丝杠转动的伺服电机，所述移动平台包括与丝杠连接的滚珠丝杠台，在滚珠丝杠台上设置有用于承载基材进行移动的承载台，所述承载台上设置有用于固定基材的压紧槽，所述承载台与滚珠丝杠台固定连接，所述伺服电机上安装有控制伺服电机正、反转的正转控制开关，反转控制开关；所述第一检测元件包括设置在第一真空腔室内的第一光电开关，以及设置在第二真空腔室内的第二光电开关，所述位移传感器包括设置在第一真空腔室内的第一位移传感器，以及设置在第二真空腔室内的第二位移传感器，所述靶材溅射区域包括设置于第一真空腔室内的A靶材溅射区域，以及设置于第二真空腔室内的B靶材溅射区域。

5.根据权利要求1所述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，其特征是：所述升降输送装置包括多个用于承托基材的托板，输送链，设置于输送链两端用于传递动力的皮带轮，以及动力组件，多个所述托板间隔与输送链一侧面固定连接，所述动力组件包括用于带动输送链运行的升降伺服电机，所述升降伺服电机的电机输出轴与一皮带轮连接，另一皮带轮通过转轴与镀膜机本体转动连接；所述水平输送装置包括与进样室内侧壁固定连接的沿进样室长度方向向第一真空腔室方向延伸的第一滑轨，与第一滑轨相适配并与第一滑轨滑动连接的第一滑板，所述第一滑板的底部固定连接有用于抓取托板上基材的第一抓取组件，以及用于驱动第一滑板在第一滑轨上滑动的第一水平驱动组件。

6.根据权利要求5所述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，其特征是：所述水平输送装置还包括与出样室内侧壁固定连接的沿出样室长度方向向第二真空腔室方向延伸的第二滑轨，与第二滑轨相适配并与第二滑轨滑动连接的第二滑板，所述第二滑板的底部固定连接有用于抓取移动平台上溅射完成的基材至托板上的第二抓取组件，以及用于驱动第二滑板在第二滑轨上滑动的第二水平驱动组件； 所述第一抓取组件与第二抓取组件相同设置，所述第一抓取组件包括与第一滑板固定连接的连接板，在连接板的下方两侧各设置有一抓取油缸，所述抓取油缸的活塞杆的端部设置有电磁铁，在基材的端部下底面设置有与电磁铁相吸的基材底部磁铁。

7.根据权利要求6所述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机，其特征是：所述柔性基材连续镀膜机还包括在托板的一端设置有的用于检测第一滑板、第二滑板的第二检测元件，以及设置于第一滑轨、第二滑轨一端用于检测第一抓取组件、第二抓取组件的第三检测元件，所述第二检测元件检测到第一滑板、第二滑板后发送检测信号至控制器，所述控制器发送控制第一水平驱动组件、第二水平驱动组件关闭的信号至第一水平驱动组件、第二水平驱动组件，同时发送用于控制抓取油缸的活塞杆升降的信号至抓取油缸；所述第三检测元件检测到第一滑板、第二滑板后发送检测信号至控制器，所述控制器发送控制第一水平驱动组件、第二水平驱动组件关闭的信号至第一水平驱动组件、第二水平驱动组件，同时发送用于控制抓取油缸的活塞杆升降的信号至抓取油缸，所述第一检测元件检测到移动平台后发送检测信号至控制器，控制器发送控制升降伺服电机启闭的信号至升降伺服电机。

8.一种根据权利要求1所述的基于磁控溅射技术的柔性基材连续镀膜机的镀膜方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.先抽取镀膜机本体内空气，使镀膜机达到溅射工作所需真空度；

S2.在第一真空腔室内使用升降组件以及转动组件将用于溅射A靶材的掩膜图形版从固定组件上安装至移动平台上；

S3. 掩膜图形版安装好后，然后启动驱动装置，移动平台在A靶材下方往复运行，在基础表面上进行A靶材的溅射；

S4.当A靶材溅射完成后，移动平台再次运行至第一真空腔室的上装装置正下方后，驱动装置自动关闭，然后利用升降组件以及转动组件将用于溅射A靶材的掩膜图形版从移动平台上收回至固定组件上；

S5.当A靶材的掩膜图形版收回后，启动驱动装置，移动平台移动至第二真空腔室内的上装装置的正下方后，驱动装置自动关闭，然后利用升降组件和转动组件将用于溅射B靶材的掩膜图形版从固定组件上安装至移动平台上；

S6.当安装B靶材的掩膜图形版安装完成后，然后启动驱动装置，移动平台在B靶材下方往复运行，进行B靶材的溅射；

S7.当B靶材溅射完成后，移动平台移动再次运行至第二真空腔室的上装装置正下方，驱动装置自动关闭，然后利用升降组件以及转动组件将溅射B靶材的掩膜图形版从移动平台上收回至固定组件上，A靶材、B靶材连续溅射工作完成，最后将连续生成的双相电极材料从镀膜机中取出。

Images