CN113699500A - 一种真空镀膜单体机工件架 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及镀膜机技术领域，尤其是涉及一种真空镀膜单体机工件架，其技术方案要点是：包括水平设置的主转盘、用于驱动主转盘围绕自身轴线定轴转动的主盘驱动机构、同轴设置在主转盘的上方的中心轴齿轮以及用于驱动中心轴齿轮围绕自身轴线定轴转动的中心驱动机构，中心轴齿轮上啮合有多个行星轴齿轮，行星轴齿轮上同轴固定有转动连接于主转盘上的行星轴；达到了提高板状类工件的镀膜精度的目的。
Description
技术领域
本申请涉及镀膜机技术领域，尤其是涉及一种真空镀膜单体机工件架。
背景技术
真空镀膜法是一种在触控面板、太阳能电池等的光电产业中以及半导体产业中常见的镀膜技术，真空镀膜平台是用于在工件上进行真空镀膜的常用设备。
相关技术中记载的一种真空镀膜平台包括镀膜腔室以及设置在镀膜腔室内部的工件架和镀膜组件12；参照图1，工件架包括底座以及设置在底座上的行星轮系，行星轮系中的行星轴齿轮5设置有多个并围绕中心轴齿轮3的轴向均匀分布；镀膜组件12在镀膜腔室的内壁上设置有多个，镀膜组件12包括相互连接的阴极121以及靶材122。
当需要对工件进行镀膜时，在每个行星轴齿轮5上同轴安装盘状工件托，每个工件托上沿周向放置多个工件，每个行星轴齿轮5上的多个工件在围绕中心轴齿轮3转动的同时，还围绕行星轴齿轮5的轴线转动，直至每个工件均完成镀膜。
当需要对板状类工件进行镀膜时，使每个工件分别通过板状零件夹具竖直地安装固定在相应的行星轴齿轮5上，行星轴齿轮5在围绕中心轴齿轮3公转的过程中，带动相应的工件围绕中心轴齿轮3的轴线转动；行星轴齿轮5围绕自身轴线自转的过程中，又带动相应的工件围绕行星轴齿轮5的轴线转动；直至每个板状类工件的两个表面均完成镀膜。
针对上述相关技术方案，发明人发现：当对板状类工件采用真空镀膜平台进行镀膜时，由于工件薄而宽，使得工件在进行自转的过程中，中心轴位置距离靶材122较远，且工件的两侧位置与靶材122之间的距离变化较大且持续，进而导致工件表面的镀膜精度相对较低。
发明内容
为了提高板状类工件的镀膜精度，本申请提供一种真空镀膜单体机工件架。
本申请提供的一种真空镀膜单体机工件架采用如下的技术方案：
一种真空镀膜单体机工件架，包括水平设置的主转盘、用于驱动主转盘围绕自身轴线定轴转动的主盘驱动机构、同轴设置在主转盘的上方的中心轴齿轮以及用于驱动中心轴齿轮围绕自身轴线定轴转动的中心驱动机构，中心轴齿轮上啮合有多个行星轴齿轮，行星轴齿轮上同轴固定有转动连接于主转盘上的行星轴。
通过采用上述技术方案，可实现板状类工件仅围绕主转盘轴线公转而不围绕行星轴齿轮轴线自转；在板状类工件的单面镀膜过程中，由于板状类工件不存在自转现象，进而板状类工件的中心轴位置距离靶材较近，且板状类工件的两侧位置与靶材之间的距离变化较小即具有相对固定的靶基距，进而提高了工件表面的镀膜精度；此外，相比于流水线型的板状类工件镀膜工艺，本申请不需要工作人员对板状类工件进行半周翻转以实现双面镀膜，实现了双面镀膜过程的自动化，提高了效率并降低了工作量。
可选的，主盘驱动机构包括同轴固定在主转盘下表面上的主盘齿圈，主盘齿圈上啮合有主盘齿轮，主盘齿轮上同轴固定有主盘驱动轴；主盘驱动机构还包括用于驱动主盘驱动轴围绕自身轴线定轴转动的主盘动力组件。
通过采用上述技术方案，主盘动力组件为主盘驱动轴提供回转动力，主盘驱动轴进而带动主盘齿轮围绕自身轴线定轴转动，主盘齿圈围绕主转盘轴线定轴转动，主转盘随之转动。
可选的，主盘动力组件包括主盘主动轮、同轴固定在主盘驱动轴上的主盘从动轮以及驱动主盘主动轮围绕自身轴线定轴转动的主盘驱动电机，主盘主动轮与主盘从动轮之间张紧有主盘传动带。
通过采用上述技术方案，主盘驱动电机驱动主盘主动轮围绕自身轴线定轴转动，主盘主动轮通过主盘传动带驱动主盘从动轮转动，主盘驱动轴进而围绕自身轴线定轴转动。
可选的，中心驱动机构包括同轴穿设在主转盘上的中心驱动轴以及用于驱动中心驱动轴围绕自身轴线定轴转动的中心动力组件，中心轴齿轮固定在中心驱动轴上，主转盘与中心驱动轴转动连接。
通过采用上述技术方案，中心动力组件为中心驱动轴提供回转动力，中心驱动轴进而能够带动主转盘围绕自身轴线定轴转动。
可选的，中心动力组件包括中心主动轮、同轴固定在中心驱动轴上的中心从动轮以及驱动中心主动轮围绕自身轴线定轴转动的中心驱动电机，中心主动轮与中心从动轮之间张紧有中心传动带。
通过采用上述技术方案，中心驱动电机驱动中心主动轮围绕自身轴线定轴转动，中心主动轮通过中心传动带驱动中心从动轮转动，中心驱动轴进而围绕自身轴线定轴转动。
可选的，行星轴齿轮上可拆卸固定连接有工件支撑轴，工件支撑轴与行星轴齿轮同轴设置。
通过采用上述技术方案，当需要对大型含孔类工件如齿轮或轮盘等进行镀膜时，可将工件穿设在工件支撑轴上以实现对这类工件的镀膜。
可选的，主转盘上方设置有支撑板，工件支撑轴位于支撑板与主转盘之间并与支撑板转动连接；支撑板的下表面固定有多个支撑杆，支撑杆与主转盘固定连接。
通过采用上述技术方案，可以实现对工件支撑轴的支撑，降低在工件镀膜过程中，工件支撑轴发生倾倒的可能性。
可选的，工件支撑轴上同轴可拆卸固定连接有一个或多个沿支撑轴的轴向分布的卫星轮盘，卫星轮盘用于放置多个沿自身周向分布的小型工件。
通过采用上述技术方案，当需要对多个小型工件如钻头、铣刀或人工关节等进行镀膜时，可将卫星轮盘安装在支撑轴上，接着将多个小型工件放置在卫星轮盘上实现对多个小型工件的同时镀膜，提高了镀膜效率。
可选的，行星轴齿轮与主转盘之间可拆卸转动连接。
通过采用上述技术方案，当需要对形状复杂且体积较大的工件进行镀膜时，可将相应的部分行星轴齿轮从主转盘上拆卸下来，进而减少行星轴齿轮对镀膜过程中造成的位置干涉。
综上所述，本申请具有以下技术效果：
1.通过设置了主转盘、主盘驱动机构、中心轴齿轮、中心驱动轴、行星轴这次轮、行星轴以及中心动力组件，可实现板状类工件仅围绕主转盘轴线公转而不围绕行星轴齿轮轴线自转；在板状类工件的单面镀膜过程中，板状类工件的中心轴位置距离靶材较近，且板状类工件的两侧位置与靶材之间的距离变化较小即具有相对固定的靶基距，进而提高了工件表面的镀膜精度；
2.通过进一步设置了工件支撑轴以及卫星轮盘，可使本申请的真空镀膜单体机工件架适用于五种甚至更多种不同的工况，即板状类工件的双面镀膜、单个复杂结构或体积较大的工件镀膜、成批复杂结构或体积较大的工件镀膜、小批量的小型工件镀膜以及大批量的小型工件镀膜，即满足不同种工况的使用需求。
附图说明
图1是相关技术中的真空镀膜平台的工件架的整体结构示意图；
图2是本申请实施例中的真空镀膜单体机工件架的整体结构示意图，且此时对应第一种工况，即板状类工件的双面镀膜，图中未示出主盘驱动机构、中心动力组件以及镀膜组件；
图3是本申请实施例中的真空镀膜单体机工件架在另一视角的整体结构示意图；
图4是本申请实施例中的真空镀膜单体机工件架的俯视图，且此时对应第一种工况，即板状类工件的双面镀膜；
图5是本申请实施例中的真空镀膜单体机工件架的整体结构示意图，图中未示出主盘驱动机构、中心动力组件以及镀膜组件；
图6是本申请实施例中的真空镀膜单体机工件架的整体结构示意图，且此时对应第二种工况，即单个复杂结构或体积较大的工件镀膜，图中未示出主盘驱动机构、中心动力组件以及镀膜组件；
图7是本申请实施例中的真空镀膜单体机工件架的整体结构示意图，且此时对应第三种工况，即成批复杂结构或体积较大的工件镀膜，图中未示出主盘驱动机构、中心动力组件以及镀膜组件；
图8是本申请实施例中的真空镀膜单体机工件架的整体结构示意图，且此时对应第四种工况，即小批量的小型工件镀膜，图中未示出主盘驱动机构、中心动力组件以及镀膜组件；
图9是本申请实施例中的真空镀膜单体机工件架的整体结构示意图，且此时对应第五种工况，即大批量的小型工件镀膜，图中未示出主盘驱动机构、中心动力组件以及镀膜组件。
图中，1、主转盘；2、主盘驱动机构；21、主盘齿圈；22、主盘齿轮；23、主盘驱动轴；24、主盘动力组件；241、主盘主动轮；242、主盘从动轮；243、主盘驱动电机；244、主盘传动带；3、中心轴齿轮；5、行星轴齿轮；6、行星轴；7、中心驱动机构；711、中心动力组件；7111、中心主动轮；7112、中心从动轮；7113、中心驱动电机；7114、中心传动带；712、中心驱动轴；8、工件支撑轴；9、支撑板；10、支撑杆；11、卫星轮盘；12、镀膜组件；121、阴极；122、靶材。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
参照图2和图3，本申请提供了一种真空镀膜单体机工件架，设置在圆柱形腔室内部，并包括水平设置的圆形的主转盘1，主转盘1上方同轴设置有中心轴齿轮3，主转盘1与中心轴齿轮3之间能够相互独立地转动；中心轴齿轮3上啮合有多个行星轴齿轮5，行星轴齿轮5上同轴固定连接有行星轴6，行星轴6向行星轴齿轮5下方延伸并与主转盘1转动连接；进一步的，真空镀膜单体机工件架还包括用于驱动主转盘1围绕自身轴线定轴转动的主盘驱动机构2以及用于驱动中心轴齿轮3围绕自身轴线定轴转动的中心驱动机构7；再结合图4，圆柱形腔室内部固定有四个镀膜组件12并沿圆柱形腔室的周向均匀分布，镀膜组件12包括相互连接的阴极121和靶材122。
此外，行星轴齿轮5与主转盘1可拆卸转动连接，且在本实施例中，行星轴齿轮5设置有八个并沿主转盘1的周向均匀分布，当然行星轴齿轮5的数量还可以更多或更少，依据实际主转盘1的尺寸以及实际所需的镀膜效率选取相应数量的行星轴齿轮5即可。
其中，参照图3，中心驱动机构7包括同轴穿设并固定在中心轴齿轮3上的中心驱动轴72以及用于驱动中心驱动轴72围绕自身轴线定轴转动的中心动力组件71，中心驱动轴72向中心轴齿轮3下方延伸并贯穿主转盘1，主转盘1与中心驱动轴72之间转动连接，进而实现主转盘1与中心轴齿轮3之间能够相互独立地转动。在本实施例中，中心动力组件71包括中心主动轮711、同轴固定在中心驱动轴72上的中心从动轮712以及驱动中心主动轮711围绕自身轴线定轴转动的中心驱动电机713，中心主动轮711与中心从动轮712之间张紧有中心传动带714。
具体的，参照图3，主盘驱动机构2可采用皮带传动机构、齿轮传动机构或链条传动机构等中的一种或结合，以能够实现精准驱动主转盘1转动为准，在本实施例中，主盘驱动机构2包括主盘动力组件24以及同轴栓接或焊接在主转盘1下表面上的主盘齿圈21，主盘齿圈21为外齿圈并啮合有一个主盘齿轮22，主盘齿轮22上同轴固连有主盘驱动轴23，主盘动力组件24用于驱动主盘驱动轴23围绕自身轴线定轴转动。
其中，中心动力组件71以及主盘动力组件24可采用皮带传动机构、齿轮传动机构、链条传动机构或电机直接驱动等中的一种或结合，以能够实现精准驱动中心轴齿轮3转动为准。
参照图3，在本实施例中，主盘动力组件24包括设置在中心主动轮711一侧的主盘主动轮241、同轴固连在主盘驱动轴23上的主盘从动轮242以及为主盘主动轮241提供回转动力的主盘驱动电机243，主盘从动轮242与主盘主动轮241之间张紧有主盘传动带244，主盘驱动电机243的输出轴与主盘主动轮241同轴固连；主盘驱动电机243驱动主盘主动轮241围绕自身轴线定轴转动，主盘主动轮241通过主盘传动带244驱动主盘从动轮242定轴转动，主盘从动轮242进而带动主盘驱动轴23围绕自身轴线定轴转动，进而实现为主盘齿轮22提供回转动力。
具体的，中心驱动电机713以及主盘驱动电机243可采用步进电机或伺服电机等，以能够实现精准控制转速并实现调速和制动为准，在本实施例中，中心驱动电机713以及主盘驱动电机243均采用带有制动功能和绝对值编码器的伺服电机。
参照图2和图4，对于第一种工况，即当需要对板状类工件进行镀膜时，使板状类工件通过板状零件夹具竖直安装在相应的行星轴齿轮5上，并同时使板状类工件与主转盘1的周向相切，即板状类工件的其中一个表面朝向靶材122；在伺服电机的驱动作用下，使主转盘1的转速与中心轴齿轮3的转速保持相同，即主转盘1与中心轴齿轮3的转速差为零，这样使得行星轴齿轮5以及板状类工件仅能够随着主转盘1的转动围绕中心轴齿轮3进行公转，而不存在自转现象。
直至板状类工件的一个表面完全实现镀膜后，通过两个伺服电机相互配合协调主转盘1与中心轴齿轮3的转速以使行星轴齿轮5带动板状类工件转动180度，进而使板状类工件的另一表面朝向靶材122；接着再次在伺服电机的驱动作用下，使主转盘1的转速与中心轴齿轮3的转速保持相同，直至板状类工件的另一个表面也完全实现镀膜。
在板状类工件的单面镀膜过程中，由于板状类工件不存在自转现象，进而板状类工件的中心轴位置距离靶材122较近，且板状类工件的两侧位置与靶材122之间的距离变化较小即具有相对固定的靶基距，进而提高了工件表面的镀膜精度；此外，相比于流水线型的板状类工件镀膜工艺，本申请不需要工作人员对板状类工件进行半周翻转以实现双面镀膜，实现了双面镀膜过程的自动化，提高了效率并降低了工作量。
此外，参照图5，行星轴齿轮5上同轴可拆卸固连有工件支撑轴8，且主转盘1上方设置有水平的支撑板9，支撑板9位于各个工件支撑轴8上方，工件支撑轴8与支撑板9转动连接；支撑板9的下表面固定有多个支撑杆10，支撑杆10与主转盘1固定连接；当需要安装支撑杆10时，将八个行星轴齿轮5以及行星轴6隔一从主转盘1上拆卸下来，被拆卸下来的四个行星轴齿轮5所在位置处供支撑杆10安装固定。
这样，参照图3和图6，对于第二种工况，即对于单个复杂结构或体积较大的工件如长筒状工件进行镀膜时，仍需要对该工件的各个表面进行镀膜，因此仅需要使该工件在单个镀膜组件12即靶材122（图中未示出）的一侧进行自转即可；具体的操作步骤为，使工件安装在单个支撑杆10即单个行星轴6所在的工位上，主盘驱动电机243驱动主转盘1转动直至工件转动至距离最近的靶材122所在位置处，然后制动主盘驱动电机243以使主转盘1固定；启动相应的单个阴极121，接着启动中心驱动电机713以使中心轴齿轮3转动，行星轴齿轮5随之转动并带动工件在靶材122的一侧自转，以使工件的各个表面均完成镀膜。
但对于传统的工件架，离子源和镀膜靶材122的利用率会很低，即工件只能安装在一个行星工位上，工件架整体驱动时，工件只能随之空转一周并再次转动至相应的靶材122附近才进行一次镀膜，而工件架上其他几个工位属于闲置状况，阴极121大多数时间里均处于无法镀膜的状态，且靶材122一直处于被消耗状态，靶材122的利用率较低且镀膜效率较低。
对于第三种工况，参照图3和图7，即对于复杂结构或体积较大的工件进行大批量镀膜时，将这些工件分别安装在相应的工件支撑轴8上，此时四个工件支撑轴8上均有工件的安装；同时启动四个阴极121，接着制动中心驱动电机713以使中心轴齿轮3处于固定状态，并同时启动主盘驱动电机243以使主转盘1围绕自身轴线定轴转动，主转盘1进而带动各个行星轴齿轮5即工件支撑轴8围绕主转盘1的轴线做公转运动，又由于中心轴齿轮3的作用，行星轴齿轮5以及工件支撑轴8又能够围绕自身轴线定轴自转，进而使得多个工件同时进行自转以及公转运动，实现对多个工件的各个表面同时进行表面镀膜，提高了镀膜的效率。
进一步的，参照图8，工件支撑轴8上同轴可拆卸固定连接有一个或多个用于成批放置沿自身周向分布的小型工件的卫星轮盘11，多个卫星轮盘11沿工件支撑轴8的轴向分布。
参照图8，对于第四种工况，即小型工件如钻头、铣刀或人工关节等进行小批量镀膜时，在单个工件支撑轴8上安装固定一个或多个卫星轮盘11，并将各个工件放置在卫星轮盘11上；主盘驱动电机243驱动主转盘1转动直至工件转动至距离最近的靶材122所在位置处，然后制动主盘驱动电机243以使主转盘1固定；启动相应的单个阴极121，接着启动中心驱动电机713以使中心轴齿轮3转动，行星轴齿轮5随之转动并带动卫星轮盘11在靶材122的一侧自转，以使各个工件的各个表面均完成镀膜。
参照图9，对于第五种工况，即小型工件如钻头、铣刀或人工关节等进行大批量镀膜时，在每个工件支撑轴8上均安装固定多个卫星轮盘11，并将各个工件放置在卫星轮盘11上；同时启动四个阴极121，接着制动中心驱动电机713以使中心轴齿轮3处于固定状态，并同时启动主盘驱动电机243以使主转盘1围绕自身轴线定轴转动，主转盘1进而带动各个行星轴齿轮5即工件支撑轴8围绕主转盘1的轴线做公转运动，又由于中心轴齿轮3的作用，行星轴齿轮5以及工件支撑轴8又能够围绕自身轴线定轴自转，进而使得多个工件同时进行自转以及公转运动，实现对多个工件的各个表面同时进行表面镀膜，提高了镀膜的效率。
综上所述，本申请的真空镀膜单体机工件架可适用于五种甚至更多种不同的工况，即板状类工件的双面镀膜、单个复杂结构或体积较大的工件镀膜、成批复杂结构或体积较大的工件镀膜、小批量的小型工件镀膜以及大批量的小型工件镀膜，仅需要通过协调中心驱动电机713以及主盘驱动电机243的转速以及二者之间的转速差即可满足不同种工况的使用需求。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种真空镀膜单体机工件架，其特征在于：包括水平设置的主转盘(1)、用于驱动主转盘(1)围绕自身轴线定轴转动的主盘驱动机构(2)、同轴设置在主转盘(1)的上方的中心轴齿轮(3)以及用于驱动中心轴齿轮(3)围绕自身轴线定轴转动的中心驱动机构(7)，中心轴齿轮(3)上啮合有多个行星轴齿轮(5)，行星轴齿轮(5)上同轴固定有转动连接于主转盘(1)上的行星轴(6)。
2.根据权利要求1所述的一种真空镀膜单体机工件架，其特征在于：主盘驱动机构(2)包括同轴固定在主转盘(1)下表面上的主盘齿圈(21)，主盘齿圈(21)上啮合有主盘齿轮(22)，主盘齿轮(22)上同轴固定有主盘驱动轴(23)；主盘驱动机构(2)还包括用于驱动主盘驱动轴(23)围绕自身轴线定轴转动的主盘动力组件(24)。
3.根据权利要求2所述的一种真空镀膜单体机工件架，其特征在于：主盘动力组件(24)包括主盘主动轮(241)、同轴固定在主盘驱动轴(23)上的主盘从动轮(242)以及驱动主盘主动轮(241)围绕自身轴线定轴转动的主盘驱动电机(243)，主盘主动轮(241)与主盘从动轮(242)之间张紧有主盘传动带(244)。
4.根据权利要求1所述的一种真空镀膜单体机工件架，其特征在于：中心驱动机构(7)包括同轴穿设在主转盘(1)上的中心驱动轴(72)以及用于驱动中心驱动轴(72)围绕自身轴线定轴转动的中心动力组件(71)，中心轴齿轮(3)固定在中心驱动轴(72)上，主转盘(1)与中心驱动轴(72)转动连接。
5.根据权利要求4所述的一种真空镀膜单体机工件架，其特征在于：中心动力组件(71)包括中心主动轮(711)、同轴固定在中心驱动轴(72)上的中心从动轮(712)以及驱动中心主动轮(711)围绕自身轴线定轴转动的中心驱动电机(713)，中心主动轮(711)与中心从动轮(712)之间张紧有中心传动带(714)。
6.根据权利要求1所述的一种真空镀膜单体机工件架，其特征在于：行星轴齿轮(5)上可拆卸固定连接有工件支撑轴(8)，工件支撑轴(8)与行星轴齿轮(5)同轴设置。
7.根据权利要求6所述的一种真空镀膜单体机工件架，其特征在于：主转盘(1)上方设置有支撑板(9)，工件支撑轴(8)位于支撑板(9)与主转盘(1)之间并与支撑板(9)转动连接；支撑板(9)的下表面固定有多个支撑杆(10)，支撑杆(10)与主转盘(1)固定连接。
8.根据权利要求6所述的一种真空镀膜单体机工件架，其特征在于：工件支撑轴(8)上同轴可拆卸固定连接有一个或多个沿支撑轴的轴向分布的卫星轮盘(11)，卫星轮盘(11)用于放置多个沿自身周向分布的小型工件。
9.根据权利要求7或8所述的一种真空镀膜单体机工件架，其特征在于：行星轴齿轮(5)与主转盘(1)之间可拆卸转动连接。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN115261808A (zh) * | 2022-08-13 | 2022-11-01 | 北京北方华创真空技术有限公司 | 多维旋转工件架及具有该多维旋转工件架的真空镀膜机 |
| CN115613000A (zh) * | 2022-09-30 | 2023-01-17 | 深圳森丰真空镀膜有限公司 | 一种适用于多种基材尺寸的多工位真空镀膜器 |
| CN116005115A (zh) * | 2023-01-18 | 2023-04-25 | 深圳市矩阵多元科技有限公司 | 扫描式靶座装置以及脉冲激光沉积设备 |
Citations (5)
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2021
- 2021-08-19 CN CN202110957198.2A patent/CN113699500A/zh active Pending
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