CN201660695U - 直立筒式多靶磁控溅射镀膜机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直立筒式多靶磁控溅射镀膜机，包括圆筒状镀膜室、上盖，镀膜基体件装载组件，镀膜基体件公转装置和自转装置，第一金属靶，第二金属靶，第一中频孪生靶，第二中频孪生靶，抽真空装置，供电调控器和进排气调控器，以其第一金属靶和第二金属与上盖转动连接，且由第一电机驱动旋转，所述镀膜基体件公转装置，包括镀膜基体件装载架、转轴、第二电机，第二主动传动件和第二被动传动件，且由第二电机驱动镀膜基体件公转和自转为主要特征，具有结构合理，操作方便，生产效率高，镀膜质量好等特点，特别适用于槽式太阳能热电装备用集热管内管的镀膜。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种直立筒式多靶磁控溅射镀膜机，具体涉及一种用于太阳能热发电集热管内管的高吸收膜层镀膜的所述镀膜机。
背景技术
太阳能集热管内管的表面，设置了包括红外反射膜层和吸收膜层等多层复合镀膜层，用以提高其吸收率，降低其发射率，有效提高集热管吸收太阳能热辐射的效率。
对于用于太阳能槽式热发电装备的集热管，鉴于其处于热聚焦线上工作环境的特定技术要求，所述集热管必须具备耐高温、高压、和涂膜层结构稳定，不易开裂、剥落，以及吸收率高和发射率低的特性，而在工业上用于所述集热管表面多层复合镀膜层的镀膜设备，一般采取由若干个镀膜室实施相间反复镀膜的方式。这种方式的已有镀膜机，结构比较复杂，生产效率低，镀膜质量比较难以掌控，很难满足所述集热管内管表面镀膜的生产要求。
发明内容
本实用新型是在由本申请人在前申请的名称为“适用于槽式太阳能热发电的集热管的内管及其镀膜方法”发明专利申请的镀膜机的基础上作进一步改进，而提供一种优化结构，易于掌控，生产效率高，镀膜质量好的直立筒式多靶磁控溅射镀膜机，以满足槽式太阳能热发电用集热管内管生产的要求。
本实用新型实现其目的的技术方案是：
一种直立筒式多靶磁控溅射镀膜机，包括圆筒状镀膜室，镀膜室上盖，镀膜基体件装载组件，镀膜基体件公转驱动装置，镀膜基体件自转驱动装置，设置在镀膜室内且位于镀膜室中央部位的能够旋转的第一金属靶和第二金属靶，设置在镀膜基体件公转轨迹外围的第一中频孪生靶和第二中频孪生靶，抽真空装置，供电调控器以及进排气调控器，其创新点在于，
a、所述镀膜室上盖，在工作状态下与镀膜室顶端密封配装；所述第一金属靶和第二金属靶分别与镀膜室上盖转动连接；在第一金属靶和第二金属靶的顶端，分别设有第一被动传动件，固装在镀膜室上盖上的第一电机，通过设在其输出轴上的主动传动件，与第一被动传动件传动连接；与所述镀膜室内腔连接贯通的进排气管，分别设置在镀膜室上盖上。
b、所述镀膜基体件公转驱动装置，包括设在所述镀膜室内的镀膜基体件装载架，转轴，第二电机，第二主动传动件，和第二被动传动件；所述镀膜基体件装载架，由上圈、下圈，和若干根一端与上圈底面连接，另一端与下圈顶面连接的支撑杆组成；所述上圈设有若干通孔，所述下圈设有与上圈所设通孔等量且相应对的底孔；所述通孔和底孔，分别与镀模基体件转动配装，所述转轴与下圈固定连接；与转轴固定连接的第二被动传动件，与固装在第二电机输出轴上的第二主动传动件传动连接；所述下圈的底面承支在镀膜室的内底平面上，且两者呈面面接触动配合；
由以上所给出的技术方案可以明了，本实用新型由于其采用4个金属靶而可以实施至少5层膜层的复合镀膜，且设置在镀膜室中央的2个金属靶可以自转，加上镀膜基体件或称工件可以公转和自转，因而其镀膜层不但可以镀得很薄(例如＜10nm)，而且可以镀得很均匀，以确保镀膜质量，且通过镀膜室上盖的吊装起闭，而操作自如方便，同时通过供电控制器，可以实现镀膜厚度和镀膜过程的自动控制，因而生产效率高，从而实现了本实用新型的目的。
本实用新型的进一步创新点在于：
为了有效减少所述2个中央金属靶的相互干涉(或称相互影响)，本实用新型还包括分隔板；所述分隔板与镀膜室上盖底面固定连接；圆筒式镀膜室通过分隔板，分隔成左镀膜室和右镀膜室；所述第一金属靶和第二金属靶，分别设在左镀膜室和右镀膜室内，且位于接近镀膜室的中央部位。尽管这种结构，并不能完全实现左、右镀膜室的绝对隔离，但仍可令所述2个中央金属靶的相互干涉，得到大幅度的减少。
本实用新型所包括的镀膜基体件的自转驱动装置，可以有多件驱动结构形式，而本实用新型所主张的镀膜基体件自转驱动装置的结构有以下两种：
第一种所述镀膜基体件自转驱动装置，包括内齿圈和被动齿轮；所述内齿圈与所述镀膜室上口部位内壁固定连接；被动齿轮与设在镀膜基体件装载架的上圈的通孔和下圈的底孔内，且呈转动配合的镀膜基体件的顶端配装固定连接，所述内圈与被动齿轮相啮合；从而构成行星齿轮传动式镀膜基体件自转装置。当镀膜基体件由其公转驱动装置驱动公转时，由内齿圈通过被动齿轮驱动镀膜基体件自转。这种行星齿轮式自转驱动装置，它具有结构相对比较简单，镀膜室内对溅射镀膜产生干扰的另部件少，且镀膜基体件装载也很方便简易等优点。为此，本实用新型予以积极推荐。
第二种所述镀膜基体件自转驱动装置，包括固装在镀膜基体件装载架上的第三电机，固装在第三电机输出轴上的主动链轮，套装且固定在镀膜基体件顶端的从动链轮和闭环链条；所述从动链轮和主动链轮，分别与闭环链条相啮合，从而构成链传动式镀膜基体件自转驱动装置。这一种技术方案的结构相对比较复杂，镀膜室内存机械结构件较多，可能会对溅射镀膜产生一些影响，且装载镀膜基体件也要烦难一点。
本实用新型还主张所述第一中频孪生靶和第二中频孪生靶，对称布置在分隔板左右两侧的左镀膜室和右镀膜室的位于镀膜基体件公转轨迹外围的靠近内侧壁部位。但不局限于此。如果改变第三金属靶和第四金属靶的材质和再增加其数量，则本实用新型就可以实施六层以上的多层复合镀膜层的镀膜。
本实用新型还主张，在左镀膜和右镀膜室的内侧壁上，分别设有与第一中频孪生靶和第二中频孪生靶等量的，且沿轴向布置的向外凸起的凹槽，所述第一中频孪生靶和第二中频孪生靶，分别设在凹槽内。这一技术方案的目的，在于有效缩小所述镀膜室的内径。以降低抽真空和排气的工作时间和能耗，减少充入氧气和惰性气体的时间和充气量，进一步提高生产效率。
上述技术方案得以实施后，本实用新型所具有的结构合理，操作方便，生产效率高，镀膜质量好等特点，是显而易见的。
附图说明
图1是本实用新型一种具体实施方式的结构示意图；图中所示33为定位卡簧；34为靶座，35为座架，36为上盖密封O型圈，37为转轴密封O型圈；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的B-B剖视图；
图4是如图1所示镀膜基体件装载架22的立体示意图；图中所示位于下圈22-2上平面的闭环圆槽22-2-2，分别与第一金属靶6和第二金属靶7相配装；在工作状态下，同半径布置的第一金属靶6和第二金属靶7的下端，支撑在闭环圆槽22-2-2内；
图5是本实用新型所述链条传动式镀膜基体件自转驱动装置5的结构示意图(位于图1A-A部位的剖视图)。第三电机27的电源线由下圈22-2的中心部位导入。
具体实施方式
具体实施方式之一，如附图1～4所示。
一种直立筒式多靶磁控溅射镀膜机，包括钢制圆筒状镀膜室1，镀膜室上盖2，镀膜基体件不锈钢管(以下同)装载组件3，镀膜基体件公转驱动装置4，镀膜基体件自转驱动装置5，设置在镀膜室1内且位于镀膜室1中央部位的能够旋转的第一金属靶6和第二金属靶7，设置在镀膜基体件J公转轨迹外围的第一中频孪生靶8和第二中频孪生靶9，抽真空装置10，供电调控器11以及进排气调控器12，而其：
所述镀膜室上盖2，在工作状态下与镀膜室1顶端密封配装；所述第一金属靶6和第二金属靶7分别与镀膜室上盖2转动连接；在第一金属靶6和第二金属靶7的顶端，分别设有第一被动传动件链轮13、14，固装在镀膜室上盖2上的第一电机15，通过设在其输出轴上的主动传动件链轮16，与第一被动传动件链轮13、14链条传动连接(也可以是齿轮传动连接)；与所述镀膜室1内腔连接贯通的O2进气管19、惰性气体进气管20、抽真空管21和排气管22，分别设置在镀膜室上盖2上。
所述镀膜基体件公转驱动装置4，包括设在所述镀膜室1内的镀膜基体件装载架22，转轴23，第二电机24，第二主动传动件25，和第二被动传动件26；所述镀膜基体件装载架22，由上圈22-1、下圈22-2，和4根一端与上圈22-1底面连接，另一端与下圈22-2顶面连接的支撑杆22-3组成；所述上圈22-1设有若干通孔22-1-1，所述下圈22-2设有与上圈22-1所设通孔22-1-1等量且相应对的盲底孔22-2-1；所述通孔22-1-1和盲底孔22-2-1，分别与镀模基体件J转动配装，所述转轴23与下圈22-2键固定连接；与转轴23固定连接的第二被动传动件链轮25-1，与固装在第二电机24输出轴上的第二主动传动件链轮25-2链条传动连接(也可以是齿轮传动连接)；所述下圈22-2的底面承支在镀膜室1的内底平面上，且两者经由平面轴承圈呈面面接触动配合；
还包括分隔板27；所述分隔板27与镀膜室上盖2底面固定连接；圆筒式镀膜室1通过分隔板27，分隔成左镀膜室1-1和右镀膜室1-2；所述第一金属靶6和第二金属靶7，分别设在左镀膜室1-1和右镀膜室1-2内，且位于接近镀膜室1的中央部位。
所述镀膜基体件自转驱动装置5，包括内齿圈5-1和被动齿轮5-2；所述内齿圈5-1与所述镀膜室1上口部位内壁固定连接；被动齿轮5-2与设在镀膜基体件装载架22的上圈22-1的通孔22-1-1和下圈22-2的盲底孔22-2-1内，且呈转动配合的镀膜基体件J的顶端配装固定连接，所述内圈5-1与被动齿轮5-2相啮合；从而构成行星齿轮传动式镀膜基体件自转装置5；当镀膜基体件J由其公转驱动装置4驱动公转时，由内齿圈5-1通过被动齿轮5-2驱动镀膜基体件J自转。
所述第一中频孪生靶8和第二中频孪生靶9，对称布置在分隔板27左右两侧的左镀膜室1-1和右镀膜室1-2的位于镀膜基体件公转轨迹外围靠近内侧壁部位。在左镀膜1-1和右镀膜室1-2的内侧壁上，分别设有与第一中频孪生靶8和第二中频孪生靶9等量的，且沿轴向布置的向外凸起的凹槽32，所述第一中频孪生靶8和第二中频孪生靶9，分别设在凹槽32内。
具体实施方式之二，如附图5所示，且参读附图1～3。
一种直立筒式多靶磁控溅射镀膜机，其所包括的镀膜基体件自转驱动装置5，包括固装在镀膜基体件装载架22上的第三电机28，固装在第三电机28输出轴上的主动链轮29，套装且固定在镀膜基体件J顶端的从动链轮30和闭环链条31；所述从动链轮30和主动链轮29，分别与闭环链条31相啮合，从而构成链传动式镀膜基体件自转驱动装置5。除此之外，其它均如同具体实施方式之一。
以槽式太阳能热发电装备用集热管内管镀膜为例，如具体实施方式之一的本实用新型的工作过程简要描述是：将镀膜基体件不锈钢管J清洗烘干后，由上而下插装在所述装载架22上，并将被动齿轮5-2固定在不锈钢管顶端，且与内齿圈5-1啮合；然后通电驱动第二电机24和第一电机15，令第一金属靶6和第二金属靶7以及镀膜基体件不锈钢管公转和自转；再由抽真空装置10给镀膜室抽真空，之后再充入Ar气对不锈钢管表面实施粒子轰击清洗，再依次启动第一金属铜靶6，实施红外反射层镀膜，再启动第二金属不锈钢靶7，实施在红外反射层镀膜层表面镀第一不锈钢膜层；再通入氧气并启动第二中频孪生靶铝靶9，实施在第一不锈钢膜层表面镀Al2O3膜层；再排除镀膜室内污气(氧气)，且启动第二金属不锈钢靶7，实施在Al2O3镀膜层表面镀第二不锈钢膜层；再通入氧气，并启动第一中频孪生靶硅靶，实施在第二不锈钢镀膜层表面镀SiO2膜层，即便制得表面设有SS-Al2O3/SS-SiO2高吸收膜层的太阳能集热管内管。
本实用新型初样小试生产效果是很好的。
本实用新型的使用范围不受本说明书描述的限制。
Claims (6)
1.一种直立筒式多靶磁控溅射镀膜机，包括圆筒状镀膜室(1)，镀膜室上盖(2)，镀膜基体件装载组件(3)，镀膜基体件公转驱动装置(4)，镀膜基体件自转驱动装置(5)，设置在镀膜室(1)内且位于镀膜室(1)中央部位的能够旋转的第一金属靶(6)和第二金属靶(7)，设置在镀膜基体件(J)公转轨迹外围的第一中频孪生靶(8)和第二中频孪生靶9)，抽真空装置(10)，供电调控器(11)以及进排气调控器(12)，其特征在于，
a、所述镀膜室上盖(2)，在工作状态下与镀膜室(1)顶端密封配装；所述第一金属靶(6)和第二金属靶(7)分别与镀膜室上盖(2)转动连接；在第一金属靶(6)和第二金属靶(7)的顶端，分别设有第一被动传动件(13、14)，固装在镀膜室上盖(2)上的第一电机(15)，通过设在其输出轴上的主动传动件(16)，与第一被动传动件(13、14)传动连接；与所述镀膜室(1)内腔连接贯通的进排气管，分别设置在镀膜室上盖(2)上；
b、所述镀膜基体件公转驱动装置(4)，包括设在所述镀膜室(1)内的镀膜基体件装载架(22)，转轴(23)，第二电机(24)，第二主动传动件(25)，和第二被动传动件(26)；所述镀膜基体件装载架(22)，由上圈(22-1)、下圈(22-2)，和若干根一端与上圈(22-1)底面连接，另一端与下圈(22-2)顶面连接的支撑杆(22-3)组成；所述上圈(22-1)设有若干通孔(22-1-1)，所述下圈(22-2)设有与上圈(22-1)所设通孔(22-1-1)等量且相应对的底孔(22-2-1)；所述通孔(22-1-1)和底孔(22-2-1)，分别与镀模基体件(J)转动配装，所述转轴(23)与下圈(22-2)固定连接；与转轴(23)固定连接的第二被动传动件(25-1)，与固装在第二电机(24)输出轴上的第二主动传动件(25-2)传动连接；所述下圈(22-2)的底面承支在镀膜室(1)的内底平面上，且两者呈面面接触动配合。
2.根据权利要求1所述的直立筒多靶磁控溅射镀膜机，其特征在于，还包括分隔板(27)；所述分隔板(27)与镀膜室上盖(2)底面固定连接；圆筒式镀膜室(1)通过分隔板(27)，分隔成左镀膜室(1-1)和右镀膜室(1-2)；所述第一金属靶(6)和第二金属靶(7)，分别设在左镀膜室(1-1)和右镀膜室(1-2)内，且位于接近镀膜室(1)的中央部位。
3.根据权利要求1所述的直立筒式多靶磁控溅射镀膜机，其特征在于，所述镀膜基体件自转驱动装置(5)，包括内齿圈(5-1)和被动齿轮(5-2)；所述内齿圈(5-1)与所述镀膜室(1)上口部位内壁固定连接；被动齿轮(5-2)与设在镀膜基体件装载架(22)的上圈(22-1)的通孔(22-1-1)和下圈(22-2)的底孔(22-2-1)内，且呈转动配合的镀膜基体件(J)的顶端配装固定连接， 所述内圈(5-1)与被动齿轮(5-2)相啮合；从而构成行星齿轮传动式镀膜基体件自转装置(5)。
4.根据权利要求1所述的直立筒式多靶磁控溅射镀膜机，其特征在于，所述镀膜基体自转驱动装置(5)，包括固装在镀膜基体件装载架(22)上的第三电机(28)，固装在第三电机(28)输出轴上的主动链轮(29)，套装且固定在镀膜基体件(J)顶端的从动链轮(30)和闭环链条(31)；所述从动链轮(30)和主动链轮(29)，分别与闭环链条(31)相啮合，从而构成链传动式镀膜基体件自转驱动装置(5)。
5.根据权利要求2所述的直立筒式多靶磁控溅射镀膜机，其特征在于，所述第一中频孪生靶(8)和第二中频孪生靶(9)对称布置在分隔板(27)左右两侧的左镀膜室(1-1)和右镀膜室(1-2)的位于镀膜基体件公转轨迹外围的靠近内侧壁部位。
6.根据权利要求5所述的直立筒式多靶磁控溅射镀膜机，其特征在于，在左镀膜(1-1)和右镀膜室(1-2)的内侧壁上，分别设有与第一中频孪生靶(8)和第二中频孪生靶(9)等量的，且沿轴向布置的向外凸起的凹槽(32)，所述第一中频孪生靶(8)和第二中频孪生靶(9)，分别设在凹槽(32)内。
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