CN115074678B - 不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构及pvd镀膜装置 - Google Patents

不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构及pvd镀膜装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115074678B
CN115074678B CN202210695352.8A CN202210695352A CN115074678B CN 115074678 B CN115074678 B CN 115074678B CN 202210695352 A CN202210695352 A CN 202210695352A CN 115074678 B CN115074678 B CN 115074678B
Authority
CN
China
Prior art keywords
arc
target
magnetic field
stainless steel
arc target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210695352.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115074678A (zh
Inventor
朱建明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhaoqing Kerun Vacuum Equipment Co ltd
Original Assignee
Zhaoqing Kerun Vacuum Equipment Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhaoqing Kerun Vacuum Equipment Co ltd filed Critical Zhaoqing Kerun Vacuum Equipment Co ltd
Priority to CN202210695352.8A priority Critical patent/CN115074678B/zh
Publication of CN115074678A publication Critical patent/CN115074678A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115074678B publication Critical patent/CN115074678B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/32Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C23C14/325Electric arc evaporation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50Substrate holders
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/542Controlling the film thickness or evaporation rate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/568Transferring the substrates through a series of coating stations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Abstract

本发明公开一种不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构及PVD镀膜装置,多弧靶机构为磁场旋转式的多弧靶机构,包括弧靶座、靶材、旋转式磁场组件和引弧组件,弧靶座一侧具有环形凹槽,弧靶座的另一侧为平面侧,靶材安装于弧靶座的平面侧,旋转磁场组件安装于环形凹槽的一侧,靶材的外侧安装有引弧组件;PVD镀膜装置为真空镀膜室内设有上述多弧靶机构的镀膜生产线。本发明可适应不锈钢薄板的长时间连续镀膜生产,提高镀膜效率,并提高不锈钢薄板的表面镀膜质量。

Description

不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构及PVD镀膜装置
技术领域
本发明涉及镀膜技术领域,特别涉及一种不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构及PVD镀膜装置。
背景技术
目前,不锈钢薄板的镀膜设备主要有单室立式圆柱体结构和卧式连续生产线结构两种形式,在实际生产中,无论是采用哪种结构形式,其镀膜室内的多弧靶一般都是采用尺寸较小的靶材,为了保证镀膜均匀性,靶材的直径一般控制在120mm以下,但这样的靶材使用寿命较短,连续生产过程中一般七天左右就需要更换靶材,这对于连续生产线来说,容易影响生产效率。而如果仅仅是通过增大靶材的尺寸来延长靶材的使用周期,经过试验发现容易出现以下缺陷:当靶材尺寸增大后,由于现有磁路的限制,靶材的弧光会使靶材表面的溅射呈现无规则的运动轨迹,造成靶材表面的溅射刻磨不均匀,深浅不一,反而导致靶材的使用寿命出现明显缩短的现象,因此,实际上不但没有实现提高生产效率的目的,反而提高了设备生产成本。
另外,在现有的不锈钢薄板镀膜设备的实际生产应用中,还存在着以下明显缺陷:(1)在单室立式圆柱体形结构的不锈钢薄板镀膜机中,不锈钢薄板的固定方式一般有两种,第一种是在不锈钢薄板上设置至少两个小孔,通过这些小孔将不锈钢薄板挂在圆柱形的工件架上,该方式费工时,又会使整块不锈钢薄板的完整性出现缺陷;第二种方式是采用压块来压住不锈钢薄板,使其固定后再进行镀膜,但该方式应用时,压块面积一般较大,会在压块的位置产生镀膜印(即镀不上膜层的白斑或黑斑),影响不锈钢薄板的整体镀膜质量;单室圆柱体形结构的镀膜设备生产时,需用较多的生产工人配合才能实现正常生产,这使得生产成本无形中增加了很多;(2)在卧式镀膜设备中,基材在镀膜室内一般呈卧式输送,因此,位于基材上方的弧靶表面、镀膜室内壁上所粘附的膜层常常会掉落至不锈钢薄板表面,影响镀膜质量,致使不锈钢薄板镀膜的残次品率较高,其成品率低,难以满足市场需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构,该机构可适应不锈钢薄板的长时间连续镀膜生产,有效提高镀膜效率。
本发明的另一目的在于提供一种具有上述多弧靶机构的不锈钢薄板连续镀膜用的PVD镀膜装置,该镀膜装置可有效提高镀膜效率,并提高不锈钢薄板的表面镀膜质量。
本发明的技术方案为:一种不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构,为磁场旋转式的多弧靶机构;多弧靶机构包括弧靶座、靶材、旋转式磁场组件和引弧组件,弧靶座一侧具有环形凹槽,弧靶座的另一侧为平面侧,靶材安装于弧靶座的平面侧,旋转磁场组件安装于环形凹槽的一侧,靶材的外侧安装有引弧组件。
所述靶材的直径大于或等于300mm。由于靶材直径的增大,配合旋转式的磁场作用,因此可实现既保证了溅射刻磨的均匀性,也有效延长了靶材的使用周期,经过试验证明,在连续生产的情况下,该弧靶靶材的使用寿命可达到三十天以上。
所述旋转式磁场组件包括磁场驱动电机、驱动齿轮、磁场旋转齿轮、固定安装座和多个磁性组件,磁场驱动电机的动力输出端设有驱动齿轮,驱动齿轮与磁场旋转齿轮之间啮合连接,每个磁性组件通过一个固定安装座固定安装于磁场旋转齿轮上。其中,磁场驱动电机为各磁性组件的旋转运动提供动力,通过驱动齿轮和磁场旋转齿轮的配合进行动力传送,各磁性组件相对于靶材进行旋转,可使靶材表面产生不断旋转的磁场,使靶材表面的溅射呈现规则的运动轨迹。
所述磁性组件包括磁环和磁靴,磁靴设于固定安装座上,磁环设于磁靴一侧且位于固定安装座外周,磁靴的另一侧位于弧靶座的环形凹槽内。
所述磁性组件有三组,沿磁场旋转齿轮的圆周方向均匀分布。在磁场驱动电机的驱动下,三组磁性组件沿环形凹槽进行旋转运动,靶材、弧靶座及引弧组件保持静止,因此,三组磁性组件会在靶材两侧形成旋转磁场,使得靶材表面的弧光也会做一定的旋转运动,从而使靶材表面的溅射刻磨均匀性大大增加,一方面实现真正有效延长靶材使用寿命的目的,另一方面也有效避免了弧靶溅射时产生液滴的现象,这主要是由于靶材表面的弧光在尺寸较大的靶材表面不断移动时,弧光在同一点上停留的时间就较短,在某一点上产生的热量较少,同时冷却效果也较好,因此在靶材表面形成的熔化状态就会较为微弱,膜层产生的液滴也就少。
所述磁场旋转齿轮中部设有安装轴和轴承,磁场旋转齿轮通过轴承设于安装轴的一端,安装轴的另一端设于弧靶座中心。
上述多弧靶机构的原理是:先增大靶材的直径,使靶材具有更大的溅射面积,再加入旋转式的磁场组件,利用磁场组件的不断旋转,使靶材两侧形成旋转式的磁场作用,在该情况下,靶材表面的弧光也会做一定的旋转运动,从而使靶材表面的溅射呈现规则的运动轨迹,靶材表面的溅射刻磨均匀性也就大大增加,从而实现真正有效延长靶材使用寿命的目的。
上述多弧靶机构应用时,一般安装于镀膜室的侧壁上,弧靶座和靶材的外周通过绝缘套及配套的密封圈安装于镀膜室的侧壁上,靶材位于镀膜室内,磁场驱动机构位于镀膜室外,引弧组件也安装于靶材外侧的镀膜室侧壁上,引弧组件的具体结构与现有靶材所采用的引弧组件相同,主要包括引弧气缸、引弧针和挡弧板,其中,挡弧板设于靶材的外周,引弧气缸安装于镀膜室侧壁上,引弧气缸的活塞末端伸入镀膜室内,引弧针安装于引弧气缸的活塞末端上,引弧针的末端位于靶材的溅射平面外侧。
本发明一种具有上述多弧靶机构的不锈钢薄板连续镀膜用的PVD镀膜装置,包括直线式分布并依次连接的多个真空镀膜室,各真空镀膜室的侧壁上设有至少一个多弧靶机构。其中,结合下述工件架的具体结构以及不锈钢薄板的具体镀膜需求,在同一真空镀膜室中,可在工件架的两侧均设置多弧靶机构,此时可实现安装于工件架两侧的不锈钢薄板同步镀膜,也可仅在工件架的一侧设置多弧靶机构,此时仅适应单一不锈钢薄板的镀膜;此外,在真空镀膜室的同一侧上,结合工件架及不锈钢薄板的实际尺寸,可设置一个或多个弧形靶机构,当设有多个弧形靶机构时,各弧形靶机构由上至下排列设置。
所述真空镀膜室内还设有立式移动工件架,立式移动工件架包括支承座、支承架、压紧块和移动组件,支承架固定安装于支承座上,支承座底部设有移动组件,支承架的一侧或两侧分别呈内凹的弧形面,弧形面的上下两侧分布有若干压紧块。应用时,不锈钢薄板内弯贴紧于内凹的弧形面上,由弧形面上下两侧的压紧块进行压紧固定,在移动组件的带动下,整个立式移动工件架带着不锈钢薄板连续输送于各真空镀膜室中,由各真空镀膜室内的各多弧靶机构对不锈钢薄板表面进行镀膜,由于不锈钢薄板采用立式输送,这样可以有效减少因镀膜室内掉渣而对工件造成的次品,从而提高不锈钢薄板镀膜的成品率。此外,各压紧块采用厚度为2mm左右的薄板加工而成,可通过焊接等方式固定于支承架上,用于压紧不锈钢薄板时,各压紧块与不锈钢薄板的接触面仅为压紧块的厚度尺寸,接触面非常小,镀膜时,不锈钢薄板表面形成镀膜印的概率非常低,因此不影响不锈钢薄板的整体镀膜效果。
所述移动组件包括齿条和移动滚轮,支承座底面中部设有齿条,齿条的两侧分布有若干移动滚轮,真空镀膜室底部分布有若干与齿条相配合的齿轮,真空镀膜室底部位于齿条的两侧还分别设有与各移动滚轮相配合的轨道。立式移动工件架带着不锈钢薄板进行移动时,齿条沿真空镀膜室底部的各齿轮进行水平移动,使各移动滚轮也跟随着沿相应的轨道进行移动,从而带动整个立式移动工件架和不锈钢薄板进行平稳移动。
所述真空镀膜室内,多弧靶机构的两侧还分别设有修正板,各修正板朝向多弧靶机构的一侧呈内凹的弧形面,修正板的上下两侧厚度大于中部厚度。该结构中,修正板的设置,其目的是为了使不锈钢薄板表面所镀膜层更加均匀。由于上述立式移动工件架使得不锈钢薄板在镀膜时处于内弯的形状,因此不锈钢薄板的上下两侧与靶材之间的距离较近,而不锈钢薄板中部与靶材之间的距离较远,距离不一致会导致镀膜均匀性存在一定的问题,离靶材较远部位所镀膜层较薄,而离靶材较近的部位则所镀膜层较厚。在多弧靶机构两侧设置修正板之后,利用修正板可先吸收靶材所溅射出来的部分膜料,同时由于修正板也设计为上下宽、中部窄的形状,因此,修正板的上下两侧可先吸收较多的膜料,而中部吸收的膜料较少,从而中和了到达不锈钢薄板表面各个部位的膜料用量,使其最终形成的膜层厚度均匀。在本申请中,修正板可采用厚度为3~4mm的不锈钢板或铝板进行制作并安装于真空镀膜室内,其形状和尺寸可根据上述支承架的具体尺寸进行选择,使其相适应即可。
上述PVD镀膜装置的原理为:第一,通过设置具有旋转磁场的大尺寸多弧靶机构,来延长连续生产线上多弧靶的使用周期,大幅度降低因更换靶材而停机的频率,从而提高生产效率;第二,将不锈钢薄板的工件架设计为立式移动工件架,使不锈钢薄板在镀膜过程中处于立式状态,减少因镀膜室内掉渣而对工件造成的次品,从而提高不锈钢薄板镀膜的成品率;第三,通过在弧形靶机构的外侧设置修正板,配合上述立式移动工件架使用,以进一步改善不锈钢薄板表面的镀膜均匀性。将这些结构相结合应用于不锈钢薄板的直线式生产线中,可有效解决连续生产线的生产效率、成品率、镀膜均匀性等问题。
本发明相对于现有技术,具有以下有益效果:
本多弧靶机构通过增大靶材尺寸并改变磁路设计,使靶材两侧形成旋转式的磁场作用,相比传统多弧靶机构,实现了真正有效延长靶材使用寿命的目的,其靶材使用周期长,可适应不锈钢薄板的长时间连续镀膜生产,有效提高镀膜效率;经过试验证明,在连续生产的情况下,本多弧靶机构的靶材使用寿命可达到三十天以上。
本PVD镀膜装置通过设置上述多弧靶机构,并采用立式输送的形式对不锈钢薄板进行连续镀膜,不仅可有效提高镀膜效率,也可减少因镀膜室内掉渣而对工件造成的次品,从而提高不锈钢薄板的表面镀膜质量。将其应用于实际生产中,可有效解决传统生产线所存在的生产效率低、成品率低、镀膜均匀性不够理想等问题。
本PVD镀膜装置中,为解决立式移动工件架应用时可能存在的问题,通过在多弧靶机构两侧设置形状、尺寸相适应的修正板,该结构简单而巧妙,但可较好地保障不锈钢薄膜的镀膜均匀性。
附图说明
图1为实施例1中多弧靶机构的剖面视图。
图2为实施例1中多弧靶机构的俯视图。
图3为实施例1中多弧靶机构的磁场示意图。
图4为实施例2中PVD镀膜装置的原理示意图。
图5为图4中立式移动工件架在真空镀膜室内的结构示意图。
图6为图5中的A局部放大图。
图7为图5中支承架的结构示意图。
图8为图7中的B局部放大图。
图9为多弧靶机构两侧分别设置修正板时的原理示意图。
上述各图中,各附图标记所示部件如下:
1为弧靶座,1-1为环形凹槽,2为靶材,3为磁场驱动电机,4为驱动齿轮,5为磁场旋转齿轮,6为固定安装座,7为磁环,8为磁靴,9为安装轴,10为轴承,11为绝缘套,12为密封圈,13为引弧气缸,14为引弧针,15为挡弧板,16为镀膜室侧壁;
17为前平移架,18为前粗抽室,19为前精抽室,20为前过渡室,21为第一镀膜室,22为第二镀膜室,23为第三镀膜室,24为后过渡室,25为后精抽室,26为后粗抽室,27为后平移架,28为回转机构,29为前室真空机组,30为前精抽室真空机组,31为镀膜室真空机组,32为后精抽室真空机组,33为后室真空机组,34为多弧靶机构,35为修正板,36为立式移动工件架;
37为支承座,38为支承架,39为压紧块,40为齿条,41为移动滚轮,42为齿轮,43为轨道。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步的详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例一种不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构,为磁场旋转式的多弧靶机构。
如图1或图2所示,多弧靶机构包括弧靶座1、靶材2、旋转式磁场组件和引弧组件,弧靶座一侧具有环形凹槽1-1,弧靶座的另一侧为平面侧,靶材安装于弧靶座的平面侧,旋转磁场组件安装于环形凹槽的一侧,靶材的外侧安装有引弧组件。其中,靶材的直径大于或等于300mm。由于靶材直径的增大,配合旋转式的磁场作用,因此可实现既保证了溅射刻磨的均匀性,也有效延长了靶材的使用周期,经过试验证明,在连续生产的情况下,该弧靶靶材的使用寿命可达到三十天以上。
旋转式磁场组件包括磁场驱动电机3、驱动齿轮4、磁场旋转齿轮5、固定安装座6和多个磁性组件(每个磁性组件主要由磁环7和磁靴8组成),磁场驱动电机的动力输出端设有驱动齿轮,驱动齿轮与磁场旋转齿轮之间啮合连接,每个磁性组件通过一个固定安装座固定安装于磁场旋转齿轮上。其中,磁场驱动电机为各磁性组件的旋转运动提供动力,通过驱动齿轮和磁场旋转齿轮的配合进行动力传送,各磁性组件相对于靶材进行旋转,可使靶材表面产生不断旋转的磁场,使靶材表面的溅射呈现规则的运动轨迹。其中,磁性组件包括磁环7和磁靴8,磁靴设于固定安装座上,磁环设于磁靴一侧且位于固定安装座外周,磁靴的另一侧位于弧靶座的环形凹槽内。磁场旋转齿轮中部还设有安装轴9和轴承10,磁场旋转齿轮通过轴承设于安装轴的一端,安装轴的另一端设于弧靶座中心。
本实施例中,磁性组件有三组,如图2所示,沿磁场旋转齿轮的圆周方向均匀分布。在磁场驱动电机的驱动下,三组磁性组件沿环形凹槽进行旋转运动,靶材、弧靶座及引弧组件保持静止,因此,三组磁性组件会在靶材两侧形成旋转磁场,使得靶材表面的弧光也会做一定的旋转运动,从而使靶材表面的溅射刻磨均匀性大大增加,一方面实现真正有效延长靶材使用寿命的目的,另一方面也有效避免了弧靶溅射时产生液滴的现象,这主要是由于靶材表面的弧光在尺寸较大的靶材表面不断移动时,弧光在同一点上停留的时间就较短,在某一点上产生的热量较少,同时冷却效果也较好,因此在靶材表面形成的熔化状态就会较为微弱,膜层产生的液滴也就少。
上述多弧靶机构的原理是:先增大靶材的直径,使靶材具有更大的溅射面积,再加入旋转式的磁场组件,利用磁场组件的不断旋转,使靶材两侧形成旋转式的磁场作用,在该情况下,靶材表面的弧光也会做一定的旋转运动,从而使靶材表面的溅射呈现规则的运动轨迹,靶材表面的溅射刻磨均匀性也就大大增加,从而实现真正有效延长靶材使用寿命的目的。
上述多弧靶机构应用时,如图1所示,一般安装于镀膜室侧壁16上,弧靶座和靶材的外周通过绝缘套11及配套的密封圈12安装于镀膜室的侧壁上,靶材位于镀膜室内,磁场驱动机构位于镀膜室外,引弧组件也安装于靶材外侧的镀膜室侧壁上,引弧组件的具体结构与现有靶材所采用的引弧组件相同,如图1所示,主要包括引弧气缸13、引弧针14和挡弧板15,其中,挡弧板设于靶材的外周,引弧气缸安装于镀膜室侧壁上,引弧气缸的活塞末端伸入镀膜室内,引弧针安装于引弧气缸的活塞末端上,引弧针的末端位于靶材的溅射平面外侧。其工作过程如下:磁场驱动电机带动驱动齿轮旋转,驱动磁场旋转齿轮进行旋转,从而带动三组磁场组件进行高速旋转,其旋转速度控制在800转/分以下,每组磁场组件中,磁环通过磁靴绕磁力线(如图3所示)由下通过四周边再上到磁环上方,形成磁场,跟随磁场组件的不断旋转,形成的三组磁场也在靶材表面作高速旋转,从而形成一个旋转磁场,在靶面上施加电场时,通过引弧针,引弧产生靶面放电,由于磁场的旋转,靶材表面的离子也沿一定的旋转方向进行旋转,这样多弧靶机构中靶材表面的弧光也跟着进行一定转速的反旋转运动,在靶材表面形成较均匀的溅射,使长时间镀膜时靶材可以均匀地溅射刻磨,延长了弧靶材的使得时间。一般连续生产中,该多弧靶机构可连续使用30天以上,由于靶材表面的放电面积较大,弧光在一表面上均匀地放电,这样比小弧靶的靶表面的温度相对会较低,弧靶溅射出来的膜料的液滴较小,基材上镀上的膜层光洁度高。
实施例2
本实施例一种不锈钢薄板连续镀膜用的PVD镀膜装置,包括直线式分布并依次连接的多个真空镀膜室,各真空镀膜室的侧壁上设有至少一个实施例1所述的多弧靶机构。如图4所示,本实施例的PVD镀膜装置包括沿工件架(即下述立式移动工件架)输送方向依次设置并形成循环输送线的前平移架17、前粗抽室18、前精抽室19、前过渡室20、第一镀膜室21、第二镀膜室22、第三镀膜室23、后过渡室24、后精抽室25、后粗抽室26、后平移架27和回转机构28,其中,前粗抽室外接有前室真空机组29,前精抽室外接有前精抽室真空机组30,多个镀膜室(包括第一镀膜室、第二镀膜室、第三镀膜室)共同外接有镀膜室真空机组31,后精抽室外接有后精抽室真空机组32,后粗抽室外接有后室真空机组33,各镀膜室中分别设有上述多弧靶机构34和修正板35,立式移动工件架36从各个真空室之间进行输送。
如图5或图7所示,立式移动工件架包括支承座37、支承架38、压紧块39和移动组件,支承架固定安装于支承座上,支承座底部设有移动组件,支承架的一侧或两侧分别呈内凹的弧形面,弧形面的上下两侧分布有若干压紧块。应用时,不锈钢薄板内弯贴紧于内凹的弧形面上,由弧形面上下两侧的压紧块进行压紧固定,在移动组件的带动下,整个立式移动工件架带着不锈钢薄板连续输送于各真空镀膜室中,由各真空镀膜室内的各多弧靶机构对不锈钢薄板表面进行镀膜,由于不锈钢薄板采用立式输送,这样可以有效减少因镀膜室内掉渣而对工件造成的次品,从而提高不锈钢薄板镀膜的成品率。此外,各压紧块采用厚度为2mm左右的薄板加工而成,可通过焊接等方式固定于支承架上(如图6或图8所示),用于压紧不锈钢薄板时,各压紧块与不锈钢薄板的接触面仅为压紧块的厚度尺寸,接触面非常小,镀膜时,不锈钢薄板表面形成镀膜印的概率非常低,因此不影响不锈钢薄板的整体镀膜效果。其中,移动组件包括齿条40和移动滚轮41,支承座底面中部设有齿条,齿条的两侧分布有若干移动滚轮,真空镀膜室底部分布有若干与齿条相配合的齿轮42,真空镀膜室底部位于齿条的两侧还分别设有与各移动滚轮相配合的轨道43。立式移动工件架带着不锈钢薄板进行移动时,齿条沿真空镀膜室底部的各齿轮进行水平移动,使各移动滚轮也跟随着沿相应的轨道进行移动,从而带动整个立式移动工件架和不锈钢薄板进行平稳移动。
真空镀膜室内,多弧靶机构的两侧还分别设有修正板,如图9所示,各修正板朝向多弧靶机构的一侧呈内凹的弧形面,修正板的上下两侧厚度大于中部厚度。该结构中,修正板的设置,其目的是为了使不锈钢薄板表面所镀膜层更加均匀。由于上述立式移动工件架使得不锈钢薄板在镀膜时处于内弯的形状,因此不锈钢薄板的上下两侧与靶材之间的距离较近,而不锈钢薄板中部与靶材之间的距离较远,距离不一致会导致镀膜均匀性存在一定的问题,离靶材较远部位所镀膜层较薄,而离靶材较近的部位则所镀膜层较厚。在多弧靶机构两侧设置修正板之后,利用修正板可先吸收靶材所溅射出来的部分膜料,同时由于修正板也设计为上下宽、中部窄的形状,因此,修正板的上下两侧可先吸收较多的膜料,而中部吸收的膜料较少,从而中和了到达不锈钢薄板表面各个部位的膜料用量,使其最终形成的膜层厚度均匀。在本申请中,修正板可采用厚度为3~4mm的不锈钢板或铝板进行制作并安装于真空镀膜室内,其形状和尺寸可根据上述支承架的具体尺寸进行选择,使其相适应即可。
上述PVD镀膜装置的原理为:第一,通过设置具有旋转磁场的大尺寸多弧靶机构,来延长连续生产线上多弧靶的使用周期,大幅度降低因更换靶材而停机的频率,从而提高生产效率;第二,将不锈钢薄板的工件架设计为立式移动工件架,使不锈钢薄板在镀膜过程中处于立式状态,减少因镀膜室内掉渣而对工件造成的次品,从而提高不锈钢薄板镀膜的成品率;第三,通过在弧形靶机构的外侧设置修正板,配合上述立式移动工件架使用,以进一步改善不锈钢薄板表面的镀膜均匀性。将这些结构相结合应用于不锈钢薄板的直线式生产线中,可有效解决连续生产线的生产效率、成品率、镀膜均匀性等问题。
如上所述,便可较好地实现本发明,上述实施例仅为本发明的较佳实施例,并非用来限定本发明的实施范围;即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰,都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (9)

1.一种不锈钢薄板连续镀膜用的PVD镀膜装置,其特征在于,包括直线式分布并依次连接的多个真空镀膜室,各真空镀膜室的侧壁上设有至少一个多弧靶机构;多弧靶机构为磁场旋转式的多弧靶机构,多弧靶机构包括弧靶座、靶材、旋转式磁场组件和引弧组件,弧靶座一侧具有环形凹槽,弧靶座的另一侧为平面侧,靶材安装于弧靶座的平面侧,旋转磁场组件安装于环形凹槽的一侧,靶材的外侧安装有引弧组件;
所述真空镀膜室内还设有立式移动工件架,立式移动工件架包括支承座、支承架、压紧块和移动组件,支承架固定安装于支承座上,支承座底部设有移动组件,支承架的一侧或两侧分别呈内凹的弧形面,弧形面的上下两侧分布有若干压紧块。
2.根据权利要求1所述一种不锈钢薄板连续镀膜用的PVD镀膜装置,其特征在于,所述移动组件包括齿条和移动滚轮,支承座底面中部设有齿条,齿条的两侧分布有若干移动滚轮,真空镀膜室底部分布有若干与齿条相配合的齿轮,真空镀膜室底部位于齿条的两侧还分别设有与各移动滚轮相配合的轨道。
3.根据权利要求1所述一种不锈钢薄板连续镀膜用的PVD镀膜装置,其特征在于,所述真空镀膜室内,多弧靶机构的两侧还分别设有修正板,各修正板朝向多弧靶机构的一侧呈内凹的弧形面,修正板的上下两侧厚度大于中部厚度。
4.一种用于权利要求1~3任一项所述PVD镀膜装置的不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构,其特征在于,多弧靶机构为磁场旋转式的多弧靶机构,多弧靶机构包括弧靶座、靶材、旋转式磁场组件和引弧组件,弧靶座一侧具有环形凹槽,弧靶座的另一侧为平面侧,靶材安装于弧靶座的平面侧,旋转磁场组件安装于环形凹槽的一侧,靶材的外侧安装有引弧组件。
5.根据权利要求4所述一种不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构,其特征在于,所述靶材的直径大于或等于300mm。
6.根据权利要求4所述一种不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构,其特征在于,所述旋转式磁场组件包括磁场驱动电机、驱动齿轮、磁场旋转齿轮、固定安装座和多个磁性组件,磁场驱动电机的动力输出端设有驱动齿轮,驱动齿轮与磁场旋转齿轮之间啮合连接,每个磁性组件通过一个固定安装座固定安装于磁场旋转齿轮上。
7.根据权利要求6所述一种不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构,其特征在于,所述磁性组件包括磁环和磁靴,磁靴设于固定安装座上,磁环设于磁靴一侧且位于固定安装座外周,磁靴的另一侧位于弧靶座的环形凹槽内。
8.根据权利要求6所述一种不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构,其特征在于,所述磁性组件有三组,沿磁场旋转齿轮的圆周方向均匀分布。
9.根据权利要求6所述一种不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构,其特征在于,所述磁场旋转齿轮中部设有安装轴和轴承,磁场旋转齿轮通过轴承设于安装轴的一端,安装轴的另一端设于弧靶座中心。
CN202210695352.8A 2022-06-20 2022-06-20 不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构及pvd镀膜装置 Active CN115074678B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210695352.8A CN115074678B (zh) 2022-06-20 2022-06-20 不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构及pvd镀膜装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210695352.8A CN115074678B (zh) 2022-06-20 2022-06-20 不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构及pvd镀膜装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115074678A CN115074678A (zh) 2022-09-20
CN115074678B true CN115074678B (zh) 2023-05-16

Family

ID=83254331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210695352.8A Active CN115074678B (zh) 2022-06-20 2022-06-20 不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构及pvd镀膜装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115074678B (zh)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4444643A (en) * 1982-09-03 1984-04-24 Gartek Systems, Inc. Planar magnetron sputtering device
EP0174977A4 (en) * 1984-03-02 1987-02-12 Univ Minnesota METHOD AND DEVICE FOR THE CONTROLLED APPLICATION OF MATERIAL BY ARC ARC IN A VACUUM.
CN1029568C (zh) * 1991-06-01 1995-08-23 中国科学院电工研究所 大电流多弧斑受控真空电弧蒸发源
CN1040234C (zh) * 1994-03-26 1998-10-14 王福贞 旋转磁控柱状阴极电弧源
CN2206298Y (zh) * 1994-06-20 1995-08-30 北京科智达技术发展公司 真空镀膜中水动旋转磁场式溅射靶及多弧源
GB2410255A (en) * 2004-01-21 2005-07-27 Nanofilm Technologies Int Arc deposition method and apparatus
CN107557735A (zh) * 2017-10-17 2018-01-09 东莞市典雅五金制品有限公司 阴极弧靶装置及真空多弧离子镀膜机
CN107805786B (zh) * 2017-12-07 2023-12-08 北京泰科诺科技有限公司 多弧离子真空镀膜机
CN109468598B (zh) * 2018-11-15 2020-09-29 温州职业技术学院 一种旋转磁场阴极弧源
CN110846625A (zh) * 2019-12-09 2020-02-28 北京师范大学 一种长条高真空阴极电弧靶装置
CN212610873U (zh) * 2020-05-12 2021-02-26 肇庆市科润真空设备有限公司 一种适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶
CN111424247B (zh) * 2020-05-12 2022-05-10 肇庆市科润真空设备有限公司 一种旋转式长寿命多弧靶及其使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115074678A (zh) 2022-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115074678B (zh) 不锈钢薄板连续镀膜用的多弧靶机构及pvd镀膜装置
CN111424247B (zh) 一种旋转式长寿命多弧靶及其使用方法
CN101031989A (zh) 用于制造磁控管涂覆的衬底的方法以及磁控管溅射源
CN101838799B (zh) 一种卧式高温真空镀膜生产线
CN113186499A (zh) 高能脉冲电弧蒸发源
CN110760808B (zh) 一种曲面屏磁控溅射组件
CN104561920B (zh) 一种滚珠表面镀膜的装置
CN110527966B (zh) 一种用于长管镀膜的卧式磁控溅射设备
CN212610873U (zh) 一种适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶
CN108950497B (zh) 一种基于辉光放电原理将金属沉积在塑胶基材表面的镀膜系统
CN112337719A (zh) 直刀式刮涂单元
CN101353778B (zh) 溅镀式镀膜装置及镀膜方法
CN216322910U (zh) 一种电池极片涂布装置
CN201890924U (zh) 一种等离子真空陶瓷镀膜装置
CN212761178U (zh) 一种气动双动卡盘
CN210834780U (zh) 一种背板水路的检测装置
CN214088643U (zh) 一种pvd涂层炉用涂层塔
CN110833971B (zh) 三辊涂布机
CN104775099B (zh) 一种翻转式溅射镀膜机
CN218539808U (zh) 旋转阴极磁场磁控溅射装置
CN105817382A (zh) 一种铝片旋转涂油机
CN219342269U (zh) 一种导光板反光层溅射装置
CN216397939U (zh) 一种高稳定性的铝铸轧机
CN109055904B (zh) 一种溅镀工艺
CN216862616U (zh) 一种黑色金属冶炼压延品生产用上料装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant