CN115572953B - 金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磁控溅射镀膜设备相关领域，具体是涉及金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置，包括磁控溅射镀膜机、磁控溅射靶和靶材，还包括水平圆台、主动竖轴、十字横板，每个十字横板上均设有四个滑台、从动竖轴以及水平载具，水平圆台顶部成型有不规则滑槽。本发明能够防止部分始终位于磁感线强度较弱位置的工件镀膜程度无法充分镀膜，本发明中的磁控溅射靶上设置多个靶材，并通过横轴轴接设置于磁控溅射镀膜机内，从而根据工件镀膜程度适当旋转，使得不同靶材先后正对工件进行镀膜，进而对工件进行多层镀膜操作。
Description
技术领域
本发明涉及磁控溅射镀膜设备相关领域，具体是涉及金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置。
背景技术
磁控溅射是入射粒子和靶材的碰撞过程。入射粒子在靶材中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。简单而言，在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶材被溅射出来，最终溅射至工件表面后完成镀膜。
金属基复合材料，是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料。电子封装材料是指用于承载电子元器件及其相互联线，起机械支持，密封环境保护，散失电子元件的热量等作用，并具有良好电绝缘性的基体材料，是集成电路的密封体。金刚石是自然界中热导率最高的物质，金属铜的热导率高、价格低、容易加工，是常用的封装材料。因此，以金刚石为增强相、铜为基体材料所形成的复合材料，符合电子封装材料低热膨胀系数和高热导率的使用性能要求，是一种极具竞争力的新型电子封装材料。且很多电子封装材料生产完工后，会通过磁控溅射技术在其表面进行镀膜，进而提升产品的各项性能，如硬度、复合韧性、耐磨损性和抗高温化学稳定性能等。
传统的磁控溅射设备具有以下不足：首先，由于靶原子需要通过磁控溅射镀膜设备中的磁场作用向着工件运动，并最终溅射至工件表面，而磁控溅射镀膜设备中的磁场磁感线分布并不均匀，因此导致处于不同位置的工件表面镀膜并不均匀，且由于大多磁控溅射镀膜设备中的工件镀膜过程中并不移动，导致对若干个工件进行批量镀膜时，部分工件表面会镀膜不均，其次，很多工件表面需要使用不同靶原子镀上多层膜，但很多磁控溅射镀膜设备都是单次使用某种靶材对工件表面进行镀膜，多层镀膜时需要更换靶材，操作麻烦且效率较低。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术问题，提供金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置。
为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：
金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置，包括磁控溅射镀膜机和磁控溅射靶，所述磁控溅射靶能够旋转的设置于磁控溅射镀膜机内，且磁控溅射靶上设置有若干个沿圆周方向均匀分布的靶材，所述磁控溅射镀膜机内还固定设置有位于磁控溅射靶正下方的水平圆台，且水平圆台上同轴轴接设置有能够旋转的主动竖轴，主动竖轴上固连有呈水平状态的十字横板，十字横板上滑动设置有四个关于主动竖轴轴线等角度分布的滑台，每个滑台均与十字横板弹性相连并弹性远离主动竖轴，每个所述滑台上均轴接有从动竖轴，且每个从动竖轴顶部均固连有用于放置若干个工件的水平载具，水平圆台顶部成型有不规则滑槽，且若干个从动竖轴的下端滑动设置于不规则滑槽内，所述不规则滑槽用于在十字横板旋转后，带动若干根从动竖轴旋转并使得若干个滑台沿水平圆台径向移动。
优选的，所述十字横板呈十字型结构，十字横板上成型有四个沿圆周方向均匀分布且一一对应于四个滑台的水平滑槽，每个所述滑台均滑动设置于对应水平滑槽内，每个水平滑槽远离主动竖轴的一端均固连有用于防止对应滑台脱出的末端挡板，每个所述滑台均与水平滑槽靠近主动竖轴的一端弹性相连，每个所述从动竖轴的下端均同轴固连有与不规则滑槽滚动配合的滑轮，且从动竖轴的底部与水平圆台滑动配合。
优选的，每个所述水平滑槽靠近主动竖轴的一端均固连有外圆筒，每个所述滑台靠近主动竖轴的一端均固连有同轴滑动设置于对应外圆筒内的内圆柱，且内圆柱内设置有用于保持滑台远离主动竖轴的第一弹簧，第一弹簧的两端分别抵触外圆筒和内圆柱。
优选的，每个所述从动竖轴的底部均开设有半球槽，且半球槽内设置有能够自由旋转的滚珠，从动竖轴的底部还固连有用于防止滚珠脱落的防脱帽。
优选的，所述磁控溅射镀膜机内固定设置有四个沿圆周方向均匀分布的支脚，所述水平圆台固定设置于四个支脚上。
优选的，所述水平圆台的底部还固定设置有呈水平状态的第一电机，所述第一电机的输出轴和主动竖轴的下端通过两个伞齿传动相连。
优选的，所述磁控溅射镀膜机内悬设有位于水平圆台正上方的吊装架，且吊装架上轴接设置有横轴，所述磁控溅射靶与横轴固连，磁控溅射镀膜机内还固连有第二电机，且第二电机的输出轴与横轴皮带传动相连。
优选的，所述水平载具的两侧成型有两个对称设置的水平凸板，每个所述水平凸板上均滑动连接有两个间隔设置的连接竖轴，两个连接竖轴的顶部固连有位于水平凸板正上方的水平压板，两个连接竖轴的底部固连有位于水平凸板正下方的抬升横板，每个连接竖轴的下端还套设有第二弹簧，第二弹簧的上下端分别抵触水平凸板和抬升横板，所述水平载具上还搭设有载台，载台的两端分别成型有一一对应于两个水平凸板的限位凸板，两个水平压板的底部压紧在两个限位凸板的顶部，载台上成型有若干个呈矩阵分别且用于放置工件的嵌槽。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：首先，本发明通过主动竖轴带动十字横板旋转，并通过弹性设置于十字横板上的滑台，保证从动竖轴底部的滑轮能够抵触不规则滑槽，进而促使水平载具带着若干个工件不规则运动，从而防止部分始终位于磁感线强度较弱位置的工件镀膜程度无法充分镀膜，其次，本发明中的磁控溅射靶上设置多个靶材，并通过横轴轴接设置于磁控溅射镀膜机内，从而根据工件镀膜程度适当旋转，使得不同靶材先后正对工件进行镀膜，进而对工件进行多层镀膜操作。
附图说明
图1是实施例的立体结构示意图。
图2是实施例的磁控溅射靶和水平圆台的立体结构示意图。
图3是实施例的水平圆台和第一电机的立体结构示意图。
图4是图3中A处的局部结构放大图。
图5是实施例的十字横板和水平载具的立体结构分解图。
图6是图5中B处的局部结构放大图。
图7是实施例的水平载具、滚珠和水平压板的立体结构分解图。
图中标号为：
1、磁控溅射镀膜机；2、玻璃观察窗；3、磁控溅射靶；4、靶材；5、水平圆台；6、主动竖轴；7、十字横板；8、滑台；9、从动竖轴；10、工件；11、水平载具；12、不规则滑槽；13、末端挡板；14、滑轮；15、外圆筒；16、内圆柱；17、第一弹簧；18、滚珠；19、防脱帽；20、支脚；21、第一电机；22、伞齿；23、吊装架；24、横轴；25、第二电机；26、水平凸板；27、连接竖轴；28、水平压板；29、抬升横板；30、第二弹簧；31、载台；32、限位凸板。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
参考图1至图7所示的金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置，包括磁控溅射镀膜机1和磁控溅射靶3，所述磁控溅射靶3能够旋转的设置于磁控溅射镀膜机1内，且磁控溅射靶3上设置有若干个沿圆周方向均匀分布的靶材4，所述磁控溅射镀膜机1内还固定设置有位于磁控溅射靶3正下方的水平圆台5，且水平圆台5上同轴轴接设置有能够旋转的主动竖轴6，主动竖轴6上固连有呈水平状态的十字横板7，十字横板7上滑动设置有四个关于主动竖轴6轴线等角度分布的滑台8，每个滑台8均与十字横板7弹性相连并弹性远离主动竖轴6，每个所述滑台8上均轴接有从动竖轴9，且每个从动竖轴9顶部均固连有用于放置若干个工件10的水平载具11，水平圆台5顶部成型有不规则滑槽12，且若干个从动竖轴9的下端滑动设置于不规则滑槽12内，所述不规则滑槽12用于在十字横板7旋转后，带动若干根从动竖轴9旋转并使得若干个滑台8沿水平圆台5径向移动。
所述十字横板7呈十字型结构，十字横板7上成型有四个沿圆周方向均匀分布且一一对应于四个滑台8的水平滑槽，每个所述滑台8均滑动设置于对应水平滑槽内，每个水平滑槽远离主动竖轴6的一端均固连有用于防止对应滑台8脱出的末端挡板13，每个所述滑台8均与水平滑槽靠近主动竖轴6的一端弹性相连，每个所述从动竖轴9的下端均同轴固连有与不规则滑槽12滚动配合的滑轮14，且从动竖轴9的底部与水平圆台5滑动配合。
所述磁控溅射镀膜机1上还设置有用于观察工件10镀膜状况的玻璃观察窗2，所述十字横板7呈图5中所示十字型结构，不规则滑槽12呈图5中所示结构，四个滑台8沿圆周方向均匀分布于十字横板7上，滑台8始终弹性远离主动竖轴6，从而迫使对应滑轮14抵紧不规则滑槽12的槽壁，如此当主动竖轴6旋转后，带动十字横板7旋转，而若干个滑台8在跟随十字横板7旋转的同时，滑轮14始终抵紧不规则滑槽12，从而使得滑台8绕主动竖轴6旋转的同时，其与主动竖轴6之间的间距也在发生改变，同时，由于滑轮14抵紧在不规则滑槽12上滚动，也会带动从动竖轴9旋转，继而带动水平载具11旋转，综上所述，便能够实现从动竖轴9带动水平载具11绕着主动竖轴6旋转的同时，从动竖轴9与主动竖轴6之间的间距也在发生改变，同时水平载具11还在绕着从动竖轴9轴线旋转，由于磁控溅射时，靶原子溅射至水平载具11上的工件10表面主要受磁场作用而运动，而磁控溅射时磁感线的分布并不完全均匀，该磁场的磁感线并非如同匀强磁场的磁感线一般呈平行直线形式分布，而是在空间中呈类似螺旋状排列，从而导致磁控溅射靶3下方空间内，单位时间内不同位置所能溅射到靶原子的数量并不相同，进而导致镀膜不均匀，因此当从动竖轴9绕着主动竖轴6旋转，同时从动竖轴9与主动竖轴6之间的间距不断改变，水平载具11又绕着从动竖轴9轴线旋转，最终带动若干个工件10在磁控溅射靶3下方不规则运动后，实现各工件10表面镀膜相对均匀。
每个所述水平滑槽靠近主动竖轴6的一端均固连有外圆筒15，每个所述滑台8靠近主动竖轴6的一端均固连有同轴滑动设置于对应外圆筒15内的内圆柱16，且内圆柱16内设置有用于保持滑台8远离主动竖轴6的第一弹簧17，第一弹簧17的两端分别抵触外圆筒15和内圆柱16。
通过同轴滑动相连的外圆筒15和内圆柱16，配合第一弹簧17，能够始终保持将内圆柱16推离主动竖轴6，即将滑台8始终推离主动竖轴6，从而将滑台8上的从动竖轴9始终推离主动竖轴6，保持从动竖轴9底端的滑轮14始终抵紧不规则滑槽12的内圈。
每个所述从动竖轴9的底部均开设有半球槽，且半球槽内设置有能够自由旋转的滚珠18，从动竖轴9的底部还固连有用于防止滚珠18脱落的防脱帽19。
通过防脱帽19能够将滚珠18限位在半球槽内滚动，从动竖轴9轴向限位的轴接设置于对应滑台8上，如此将十字横板7与主动竖轴6固连后，再使得若干个从动竖轴9底部的滚珠18贴合水平圆台5，即可通过水平圆台5支撑十字横板7，同时保持十字横板7始终绕着主动竖轴6的轴线旋转，从而有效减轻主动竖轴6所需要承受的十字横板7的重量，保证十字横板7和主动竖轴6的平稳旋转。
所述磁控溅射镀膜机1内固定设置有四个沿圆周方向均匀分布的支脚20，所述水平圆台5固定设置于四个支脚20上。
通过四个支脚20能够将水平圆台5悬空设置于磁控溅射镀膜机1内，且所述支脚20为可调节高度的支脚20，从而方便安装水平圆台5时，根据实际情况适当调整水平圆台5的高度。
所述水平圆台5的底部还固定设置有呈水平状态的第一电机21，所述第一电机21的输出轴和主动竖轴6的下端通过两个伞齿22传动相连。
通过驱动第一电机21的输出轴旋转，便能够通过两个伞齿22的啮合传动，带动主动竖轴6进行旋转，从而带动十字横板7进行旋转。
所述磁控溅射镀膜机1内悬设有位于水平圆台5正上方的吊装架23，且吊装架23上轴接设置有横轴24，所述磁控溅射靶3与横轴24固连，磁控溅射镀膜机1内还固连有第二电机25，且第二电机25的输出轴与横轴24皮带传动相连。
磁控溅射靶3用于将靶材4上的靶原子溅射出靶材4，并使得靶原子在磁控溅射镀膜机1内磁场的作用下，落至工件10表面进行镀膜，此为成熟的现有技术，此处不再赘述，由于本发明中所加工工件10需要针对不同靶原子对工件10表面进行多层镀膜，故在磁控溅射靶3上设置有多个靶材4，并通过第二电机25带动横轴24旋转，再通过横轴24带动磁控溅射靶3旋转，继而使得不同靶材4朝下，所述第二电机25为步进电机，实际镀膜时，需要根据实际情况适时带动横轴24旋转90°，从而使得对应靶材4朝下面向工件10。
所述水平载具11的两侧成型有两个对称设置的水平凸板26，每个所述水平凸板26上均滑动连接有两个间隔设置的连接竖轴27，两个连接竖轴27的顶部固连有位于水平凸板26正上方的水平压板28，两个连接竖轴27的底部固连有位于水平凸板26正下方的抬升横板29，每个连接竖轴27的下端还套设有第二弹簧30，第二弹簧30的上下端分别抵触水平凸板26和抬升横板29，所述水平载具11上还搭设有载台31，载台31的两端分别成型有一一对应于两个水平凸板26的限位凸板32，两个水平压板28的底部压紧在两个限位凸板32的顶部，载台31上成型有若干个呈矩阵分别且用于放置工件10的嵌槽。
通过两个第二弹簧30能够将抬升横板29下压，并通过两个连接竖轴27带动水平压板28下压向限位凸板32，从而将限位凸板32压紧在水平凸板26上，放置载台31时，仅需手动上抬两个抬升横板29，然后将载台31放置在水平载具11上，并将两个限位凸板32与两个水平凸板26对齐，再放开抬升横板29，在两个第二弹簧30的作用下，便能够将载台31压紧在水平载具11上，取下载台31时同理，手动上抬抬升横板29，并取出载台31即可。
工作原理：若干个工件10被放置在载台31上的若干个嵌槽内后，再将四个载台31分别压紧在四个水平载具11上，随后按照工件10上所需要镀膜的层数和对应靶原子的顺序，合理设置磁控溅射靶3上靶材4的数量和位置，使得对应靶材4朝下正对水平圆台5，并在之后启动第一电机21，第一电机21通过两个伞齿22带动主动竖轴6旋转，进而带动十字横板7旋转，在第一弹簧17的作用下，滑台8始终朝着远离主动竖轴6方向运动，继而迫使从动竖轴9下端的滑轮14始终抵紧不规则滑槽12滚动，使得滑台8在绕着主动竖轴6轴线旋转的同时，不断靠近或远离主动竖轴6，水平载具11跟随滑台8运动而运动，同时从动竖轴9跟随滑轮14旋转而旋转，继而带动水平载具11旋转，使得若干个水平载具11上的若干个工件10在磁控溅射镀膜机1内不断运动，以使得若干个工件10在不均匀的磁场下均匀镀膜，一段时间后，工件10表面镀上第一层对应靶原子膜层，则启动第二电机25，使得横轴24旋转90°，磁控溅射靶3上的对应靶材4旋转至朝下正对水平圆台5的状态，开始对若干个工件10表面镀上第二层对应靶原子的膜层，如此反复直至工件10表面完全镀膜完成即可。
以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置，包括磁控溅射镀膜机（1）和磁控溅射靶（3），其特征在于，所述磁控溅射靶（3）能够旋转的设置于磁控溅射镀膜机（1）内，且磁控溅射靶（3）上设置有若干个沿圆周方向均匀分布的靶材（4），所述磁控溅射镀膜机（1）内还固定设置有位于磁控溅射靶（3）正下方的水平圆台（5），且水平圆台（5）上同轴轴接设置有能够旋转的主动竖轴（6），主动竖轴（6）上固连有呈水平状态的十字横板（7），十字横板（7）上滑动设置有四个关于主动竖轴（6）轴线等角度分布的滑台（8），每个滑台（8）均与十字横板（7）弹性相连并弹性远离主动竖轴（6），每个所述滑台（8）上均轴接有从动竖轴（9），且每个从动竖轴（9）顶部均固连有用于放置若干个工件（10）的水平载具（11），水平圆台（5）顶部成型有不规则滑槽（12），且若干个从动竖轴（9）的下端滑动设置于不规则滑槽（12）内，所述不规则滑槽（12）用于在十字横板（7）旋转后，带动若干根从动竖轴（9）旋转并使得若干个滑台（8）沿水平圆台（5）径向移动；
所述十字横板（7）呈十字型结构，十字横板（7）上成型有四个沿圆周方向均匀分布且一一对应于四个滑台（8）的水平滑槽，每个所述滑台（8）均滑动设置于对应水平滑槽内，每个水平滑槽远离主动竖轴（6）的一端均固连有用于防止对应滑台（8）脱出的末端挡板（13），每个所述滑台（8）均与水平滑槽靠近主动竖轴（6）的一端弹性相连，每个所述从动竖轴（9）的下端均同轴固连有与不规则滑槽（12）滚动配合的滑轮（14），且从动竖轴（9）的底部与水平圆台（5）滑动配合；
每个所述水平滑槽靠近主动竖轴（6）的一端均固连有外圆筒（15），每个所述滑台（8）靠近主动竖轴（6）的一端均固连有同轴滑动设置于对应外圆筒（15）内的内圆柱（16），且内圆柱（16）内设置有用于保持滑台（8）远离主动竖轴（6）的第一弹簧（17），第一弹簧（17）的两端分别抵触外圆筒（15）和内圆柱（16）。
2.根据权利要求1所述的金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置，其特征在于，每个所述从动竖轴（9）的底部均开设有半球槽，且半球槽内设置有能够自由旋转的滚珠（18），从动竖轴（9）的底部还固连有用于防止滚珠（18）脱落的防脱帽（19）。
3.根据权利要求1所述的金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置，其特征在于，所述磁控溅射镀膜机（1）内固定设置有四个沿圆周方向均匀分布的支脚（20），所述水平圆台（5）固定设置于四个支脚（20）上。
4.根据权利要求1所述的金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置，其特征在于，所述水平圆台（5）的底部还固定设置有呈水平状态的第一电机（21），所述第一电机（21）的输出轴和主动竖轴（6）的下端通过两个伞齿（22）传动相连。
5.根据权利要求1所述的金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置，其特征在于，所述磁控溅射镀膜机（1）内悬设有位于水平圆台（5）正上方的吊装架（23），且吊装架（23）上轴接设置有横轴（24），所述磁控溅射靶（3）与横轴（24）固连，磁控溅射镀膜机（1）内还固连有第二电机（25），且第二电机（25）的输出轴与横轴（24）皮带传动相连。
6.根据权利要求1所述的金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置，其特征在于，所述水平载具（11）的两侧成型有两个对称设置的水平凸板（26），每个所述水平凸板（26）上均滑动连接有两个间隔设置的连接竖轴（27），两个连接竖轴（27）的顶部固连有位于水平凸板（26）正上方的水平压板（28），两个连接竖轴（27）的底部固连有位于水平凸板（26）正下方的抬升横板（29），每个连接竖轴（27）的下端还套设有第二弹簧（30），第二弹簧（30）的上下端分别抵触水平凸板（26）和抬升横板（29），所述水平载具（11）上还搭设有载台（31），载台（31）的两端分别成型有一一对应于两个水平凸板（26）的限位凸板（32），两个水平压板（28）的底部压紧在两个限位凸板（32）的顶部，载台（31）上成型有若干个呈矩阵分别且用于放置工件（10）的嵌槽。
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