CN1804112A - 电子陶瓷连续式溅射镀膜设备 - Google Patents

Abstract

一种电子陶瓷连续式溅射镀膜设备，包括机体和真空抽气装置，所述真空抽气装置与机体相连通，其特征在于所述机体由依次相邻、且相通的五个真空室构成，相邻的真空室之间设有隔离阀，所述五个真空室分别为预抽室、前过渡室、溅射室、后过渡室和减压室，在所述溅射室内装有相对布置的金属溅射靶，在机体内还设有相配合摩擦式工件传输装置和工件架，摩擦式工件传输装置能够将工件架输送到机体中，所述工件架能够依次送入五个真空室内，并能被输送出机体；机体外设有进片台、出片台和片架返回机构，所述的片架返回机构、进片台、摩擦式工件传输装置和出片台依次相联接成一个可连续传输工件架的环行传输线；本发明具有产量大、生产成本低、膜层均匀性好、结合力强、抗高温熔蚀等优点。

Description

电子陶瓷连续式溅射镀膜设备

技术领域

本发明涉及一种溅射镀覆的专用设备，特别是涉及一种用于电子陶瓷连续式溅射镀膜设备。

背景技术

压电陶瓷等电子陶瓷器件在制造工艺中必须对陶瓷片的两个表面镀以金属薄膜，以便进行极化处理并引出电极。现有技术是在单炉式的真空镀膜机中，用蒸发技术对陶瓷片表面蒸镀铜膜及银膜。由于蒸发沉积的薄膜与陶瓷基片的结合力差，并且简单膜系的薄膜在高温无铅焊料焊接时膜层的抗熔蚀能力也不佳，因此产品的成品率较低，所制器件的可靠性与稳定性不良；此外，单炉式镀膜生产效率较低，生产成本较高，还容易导入操作工人的人为因素的影响，薄膜的均匀性与一致性不理想，。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产量大、生产成本低、产品的均匀性与一致性好、膜层结合力高、抗高温焊锡熔蚀能力强的电子陶瓷连续式溅射镀膜设备。

本发明的目的是采用这样的技术方案实现的：它包括机体和真空抽气装置，所述真空抽气装置与机体相连通，其特征在于所述机体由依次相邻、且相通的五个真空室构成，每两个相邻的真空室之间设有隔离阀，在机体的两端设有阀门，所述五个真空室分别为预抽室、前过渡室、溅射室、后过渡室和减压室，在所述溅射室内装有相对布置的金属溅射靶，在机体内还设有摩擦式工件传输装置，该摩擦式工件传输装置能够与工件架相配合，摩擦式工件传输装置能够将工件架输送到机体中，所述工件架能够依次处在预抽室、前过渡室、溅射室、后过渡室和减压室中，并能被输送出机体。

在所述机体的两端设有进片台和出片台，所述进片台和出片台上能够分别放置工件架，进片台和出片台分别与摩擦式工件传输装置相配合，在进片台和出片台之间设置有片架返回机构。

由于本发明所述的机体由依次相连通的预抽室、前过渡室、溅射室、后过渡室和减压室构成，真空阀门能有效隔离各真空区域，工件传输装置能够将装有基片架的工件架从进片台输送到机内依次排列的多个腔室，最后输出到大气环境的机体外，而采用片架返回机构与进片台、出片台相配合的结构，可大幅提高工作效率，因而能够达到大吞吐量连续生产的效果，并且，所述各溅射靶可以在同一真空周期内依次向陶瓷基片的两个侧面溅射多层金属薄膜，所以其膜层均匀性、一致性好、抗拉强度和抗高温熔蚀能力强，它是一种连续进行陶瓷表面金属化的理想设备。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图

图2为本发明的基片架示意图

图3为本发明的工件架示意图

图4为本发明的片架传动示意图。

附图标号说明：1-工件架，2-机体，3-阀门，4-预抽室，5-隔离阀，6-惰性气体压强跟随装置，7-前过渡室，8-隔离阀，9、11、12、14、16、18-金属溅射靶，10、15、17-溅射室，19、22-隔离阀，20-惰性气体压强跟随装置，21-后过渡室，23-减压室，24-工件架返回机构，25-阀门，26-出片台，27-放大气阀，28-34-真空抽气装置，35-放大气阀，36-工件架传输装置，36a-摩擦传动轮、36b-导轨，37-进片台，38-基片架，38a-掩模板，39-窗口，40-掩模区，41-长狭缝，42-陶瓷基片，43-底盘，44-靠轮，45-工件框，46-夹片器，47-销钉，48-横条，49-连接孔，50-底面50。

具体实施方式

参见图1，本发明所述的电子陶瓷连续式溅射镀膜设备，它包括机体2和真空抽气装置28-34，所述真空抽气装置28-34与机体2相连通，所述机体2由依次相邻、且相通的五个真空室构成，每两个相邻的真空室之间设有隔离阀5、8、19、22，在机体2的两端设有阀门3和阀门25，所述五个真空室分别为预抽室4、前过渡室7、溅射室10、15、17、后过渡室21和减压室23，在所述溅射室10、15、17内装有相对布置的金属溅射靶9、11、12、14、16、18，在机体2内还设有摩擦式工件传输装置36，该摩擦式工件传输装置36能够与工件架1相配合，摩擦式工件传输装置36能够将工件架1输送到机体2中，所述工件架1能够依次处在预抽室4、前过渡室7、溅射室10、15、17、后过渡室21和减压室23中，并能被输送出机体2；所述真空室均由不锈钢或碳钢材料制成，腔体型式可以是立式结构，也可是卧式结构；在所述机体2的两端设有进片台37和出片台26，所述进片台37和出片台26上能够分别放置工件架1，进片台37和出片台26分别与摩擦式工件传输装置36相配合，在进片台37和出片台26之间设置有片架返回机构24，所述片架返回机构24能够与摩擦式工件传输装置36相配合，所述的片架返回机构24、进片台37、摩擦式工件传输装置36和出片台26依次相联接，并构成一个可连续传输工件架1的环形传输线。

所述预抽室4和减压室23分别接有中真空抽气装置34、28以及放大气阀35、27；所述前过渡室21布置有惰性气体压强跟随装置6，所述后过渡室21同样设有惰性气体压强跟随装置20；所述溅射室10、15、17设有惰性气体充气装置13，并至少设有三对相对布置、不同靶材的磁控溅射靶9、11、12、14、16、18，它们能够向基片双面溅镀多层膜；所述磁控溅射靶9、11、12、14、16、18可以是平面磁控溅射靶，也可以是柱型旋转磁控溅射靶。磁控溅射是一种高速率、低温升的成膜技术，溅射膜层与基片结合牢固、膜层致密，合理选择靶材与膜层的膜系配置能获得结合力强、高温焊接性优良、均匀性好的金属化膜层。

参见图2，本发明所述的基片架38由金属材料或耐温有机材料制成，其竖向设有长狭缝41，所述长狭缝41能放置陶瓷片42，两个横向侧面上分别设有掩模板38a，所述掩模板38a中开设有略小于陶瓷片42的窗口39，每个窗口39间留有掩模区40，当陶瓷基片插入长狭缝41时，基片两侧的周边正好能被掩模区40所遮挡，从而使两侧表面的所镀金属膜层互相绝缘。

在图1、图3、图4中，本发明所述的工件架1由金属材料所制成，它由底座43和工件框45结合而成，在底座43的两侧装有靠轮44，在工件框45上装有夹片器46，所述底座43的底面50呈弧形曲面，所述工件架传输装置36主要由导轨36b和摩擦轮36a构成，其速度可调、方向可逆；所述摩擦轮36a能够与底座43的弧形曲面底面50相配合，所述导轨36b能够与靠轮44相配合；在所述工件框45上设有横条48，夹片器46装在横条48上，所述夹片器46由金属薄板制成，夹片器46上开设有联接孔49，该联接孔49呈椭圆状，所述联接孔49能够与销钉47相结合，销钉47能将夹片器46活动连接在横条48上，该夹片器46能够上下位移，并能够与基片架38相配合；当提起夹片器46时可取出其下部的基片架38，当放下夹片器46时，该夹片器46能靠自身重力下滑卡住基片架38，以防传输时基片架脱落。

在所述真空室4、7、10、15、17、21、23和进片台37、出片台26以及工件架返回机构24中也分别设有由摩擦轮36a和导轨36b构成的工件架传输装置36，所述导轨36b能够围成一个环形，所述工件架传输装置36能够将安装有基片架38的工件架1依次从进片台37传送到预抽室4、前过渡室7、溅射室10、15、17、后过渡室21、减压室23，最后输送到出片台26，经由返回机构24返回到进片台37。

本发明使用时，先将陶瓷基片42采用超声振动方式插入基片架38的长狭缝41中，然后将基片架38用卡片器46卡压在工件架1的工件框45内。关闭所有阀门，启动真空系统28-33，使溅射室10、15、17以及前后过渡室7、21达到高真空状态，先由惰性气体充气装置13向溅射室10、15、17动态充入Ar等惰性气体，使溅射室10、15、17内压力动态维持在10^-1Pa范围内；由放大气阀35向预抽室4放入大气，打开阀门3，工件架传输装置36将上述装有基片的工件架1传送到预抽室4，关闭阀门3和放大气阀35，启动中真空抽气装置34，待预抽室达到10^-1Pa真空度后打开隔离阀5，由工件架传送装置将工件架1送到前过渡室7，关闭隔离阀5，启动惰性气体压强跟随装置6，使前过渡室7内的压强与溅射室的压强保持相同，打开隔离阀8，将工件架送入溅射室，关闭隔离阀8，启动溅射靶9、11、12、15、16、18，分别向基片架38上的陶瓷基片双面溅射所需的各金属层；金属膜的层数及膜厚可通过调节各个磁控靶的功率、控制工件架传输速度来实现，也可通过配置靶的多少或使工件架往复运动等方式来实现。当该工件架1完成镀膜后，待惰性气体压强跟随装置20将后过渡室21内的压强调整到与溅射室同一值时，打开隔离阀19，将工件送到后过渡室，关闭隔离阀19，然后打开隔离阀22，再将工件架送到减压室23；关闭隔离阀22，由放大气阀27向减压室23放入大气，打开阀门25，将工件架送出到出片台26，再将减压室抽到中真空。卸下已镀好膜的基片架，由工件架返回机构24将工件架1输运回到进片台37。后续工件架1的镀膜过程与前述过程基本相同，由于设置了前后过渡室7、21、充气压强跟随器6、20，工件架1在输送过程中不影响溅射室10、15、17的溅射状态，只要哪一个腔室内有空位，就可以向其送工件架，因此工件架可源源不断送入机体内，从而实现连续生产。

本发明设备的抽真空、阀门的开闭、充Ar气、工件架的输送以及溅射靶的溅射等工作过程均可采用公知的自动控制技术进行控制与操作，以实现智能化生产与管理。

实施例

一种陶瓷基片的立式连续式溅射镀膜设备，其每个工件架1可装载一平方米的陶瓷基片，采用本发明技术对其双面溅射镀覆镍—铜—银膜，每镀一架约5分钟，年产量可镀12万平方米。抽样检测膜层，其均匀性的误差均在3％以内，平均抗拉强度均大于5KPa以上，在260℃无铅锡槽中焊接时未发现被熔蚀的现象。而用单炉式真空蒸发的同类陶瓷镀膜片，其抗拉强度平均在2KPa以下，均匀性误差大于10％，在260℃锡槽中焊接时因熔蚀报废的比例达8％以上。

Claims (9)

1、电子陶瓷连续式溅射镀膜设备，包括机体和真空抽气装置，所述真空抽气装置与机体相连通，其特征在于所述机体由依次相邻、且相通的五个真空室构成，每两个相邻的真空室之间设有隔离阀，在机体的两端设有阀门，所述五个真空室分别为预抽室、前过渡室、溅射室、后过渡室和减压室，在所述溅射室内装有相对布置的金属溅射靶，在机体内还设有摩擦式工件传输装置，该摩擦式工件传输装置能够与工件架相配合，摩擦式工件传输装置能够将工件架输送到机体中，所述工件架能够依次处在预抽室、前过渡室、溅射室、后过渡室和减压室中，并能被输送出机体。

2、根据权利要求1所述电子陶瓷连续式溅射镀膜设备，其特征在于所述机体的两端设有进片台和出片台，所述进片台和出片台上能够分别放置工件架，进片台和出片台6分别与摩擦式工件传输装置相配合，在进片台37和出片台之间设置有片架返回机构，所述片架返回机构能够与摩擦式工件传输装置相配合，所述的片架返回机构、进片台、摩擦式工件传输装置和出片台依次相联接，并构成一个可连续传输工件架的环形传输线。

3、根据权利要求1所述电子陶瓷连续式溅射镀膜设备，其特征在于所述预抽室和减压室分别接有中真空抽气装置以及放大气阀，所述前过渡室、后过渡室还分别设有惰性气体压强跟随装置。

4、根据权利要求1所述电子陶瓷连续式溅射镀膜设备，其特征在于所述溅射室设有惰性气体充气装置，并至少设有三对相对布置、不同靶材的磁控溅射靶，所述的磁控溅射靶为柱型旋转磁控靶和平面磁控溅射靶中的一种。

5、根据权利要求1所述电子陶瓷连续式溅射镀膜设备，其特征在于所述真空室均由不锈钢或碳钢材料制成，腔体型式为是立式结构和卧式结构中的一种。

6、根据权利要求1所述的电子陶瓷连续式溅射镀膜设备，其特征在于所述工件架传输装置主要由导轨和摩擦轮构成，其速度可调、方向可逆。

7、根据权利要求1所述的电子陶瓷连续式溅射镀膜设备，其特征在于所述的基片架由金属材料或耐温有机材料制成，其竖向设有长狭缝，所述长狭缝能放置陶瓷片，两个横向侧面上分别设有掩模板，所述掩模板中开设有略小于陶瓷片的窗口，每个窗口间留有掩模区。

8、根据权利要求1所述的电子陶瓷连续式溅射镀膜设备，其特征在于所述的工件架1由金属材料所制成，它由底座和工件框结合而成，在底座的两侧装有靠轮，在工件框上装有夹片器，所述底座的底面呈弧形曲面。

9、根据权利要求8所述的电子陶瓷连续式溅射镀膜设备，其特征在于所述工件框上设有横条，夹片器装在横条上，所述夹片器由金属薄板制成，夹片器上开设有联接孔，该联接孔呈椭圆状，所述联接孔能够与销钉相结合，销钉能将夹片器活动连接在横条上，该夹片器能够上下位移，并能够与基片架相配合。

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