CN203834012U - 类钻石薄膜连续型镀膜装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种类钻石薄膜连续型镀膜装置，包括依次设置的呈真空状态的进架室、DLC镀膜室以及出架室，还包括贯穿各室的轨道，轨道上设置用于装夹待镀膜基材的可在轨道上匀速移动的基材架，DLC镀膜室为可同时实现PVD磁控溅射和CVD气相沉积的复合镀膜腔室，其内设置用于镀制DLC膜的第一工作靶。本方案通过将PVD和CVD镀膜方式结合应用于DLC膜镀制，同时设置轨道和基材架，可以大面积连续的对待镀膜基材表面镀制DLC膜，与PECVD单体镀膜设备、激光及离子束沉积设备相比，其性价比突出并且生产成本低廉，量产能力远远高于PECVD等设备的量产能力，提高了生产效率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及镀膜技术领域，尤其涉及一种镀制类金刚钻石膜的连续型镀膜装置。
背景技术
1971年德国的Aisenberg和Chabot采用碳离子束首次制备出了具有金刚石特征的非晶态碳膜，由于所制备的薄膜具有与金刚石相似的性能，Aisenberg于1973年首次把它称之为类金刚钻石膜（DLC膜）。类金刚钻石膜有着和金刚石几乎一样的性质，如高硬度、耐磨损、高表面光洁度、高电阻率、优良的场发射性能，高透光率及化学惰性等，它的产品广泛应用在机械、电子、微电子机械系统（MEMS）、光学和生物医学等各个领域。类金刚钻石膜的沉积温度低、表面平滑，具有比金刚石膜更高的性价比且在相当广泛的领域内可以代替金刚钻石膜，所以自80年代以来一直是研究的热点。类金刚钻石膜（DLC膜）的低摩擦系数和高耐磨性使类金刚钻石膜已在切削工具、磁存储、人工关节等领域得到广泛的应用。
现阶段，类金刚钻石量产设备也主要应用于刀具表面超硬膜，延长刀具寿命，硬盘磁碟，磁头保护膜。设备主要为单体式镀膜机，设备价格昂贵，且现有设备工艺无法大批量经济生产，应用于无色透明的光学类金刚钻石保护膜。无色透明的类金刚钻石膜可以在保证光学组件的光学性能的同时,明显地改善其耐磨性和抗蚀性,现在已被应用于光学透镜的保护膜,光盘保护膜、手表表面的保护膜、眼镜片(玻璃、树脂)保护膜以及汽车挡风玻璃保护膜等。另一光学性质是其红外增透保护特性,即它不仅具有红外增透作用,又有保护基底材料的功能，可作为红外区的增透和保护膜。但由于不能实现低成本大规模量产，推广一直受限制。
目前，由于工艺技术及设备的影响，不能实现低成本，大规模生产，仅限于小批量生产，及实验室阶段。例如，中国专利文献CN100337881C公开一种“包覆有DLC薄膜的塑料容器及其制造设备和制作方法”，其中，制造设备包括一个源气体供给装置，其具有一个容器侧电极，该容器侧电极形成了一个用于收容带有颈部的塑料容器的减压腔室的一部分，和一个对应于所述容器侧电极的相对电极，该相对电极被设置在所述塑料容器的内部或者开口上方，所述容器侧电极与相对电极经由一个绝缘体相互面对，该绝缘体也形成了所述减压腔室的一部分，一条源气体进入导管，一个排气装置，以及一个高频供给装置，所述容器侧电极被制成使得当所述容器被收容起来时，环绕在容器颈部周围的内壁的平均孔内径小于环绕在容器本体部分周围的内壁的平均孔内径，并且在所述颈部处于一个相对于容器竖直方向的水平横剖面中容器外壁与容器侧电极内壁之间的平均距离被制成大于在所述本体部分处于一个相对于容器竖直方向的水平横剖面中容器外壁与容器侧电极内壁之间的平均距离。此制造设备在对产品镀制DLC膜时，只能单件镀制，不能实现大批量生产，生产效率低，制造成本高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种类钻石薄膜连续型镀膜装置，以解决上述技术问题。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种类钻石薄膜连续型镀膜装置，包括依次设置的呈真空状态的进架室、DLC镀膜室以及出架室，还包括贯穿所述进架室、所述DLC镀膜室以及出架室的轨道，所述轨道上设置用于装夹待镀膜基材的可在所述轨道上匀速移动的基材架，所述DLC镀膜室为可同时实现PVD磁控溅射和CVD气相沉积的复合镀膜腔室，所述DLC镀膜室内设置用于镀制DLC膜的第一工作靶。
本方案的镀膜装置主要用于光学器件、平板显示器、保护玻璃及触摸屏产品等表面的镀膜，通过将其DLC镀膜室设置为可同时实现PVD磁控溅射和CVD气相沉积的复合镀膜腔室，并配合恒速运动的基材架，可以实现连续大面积的镀膜生产。
作为类钻石薄膜连续型镀膜装置的一种优选方案，所述进架室与所述DLC镀膜室之间设置工艺室，所述工艺室为磁控溅射工艺室，所述工艺室内设置有对所述待镀膜基材表面镀制过渡层的第二工作靶。
优选的，所述第二工作靶为硅靶。
进一步的，所述过渡层为Si层或SiOx层。通过在待镀膜基材表面镀制Si或者SiOx过渡层，可以改善DLC膜的附着性能。
进一步的，在所述工艺室内设置离子源，用于对待镀膜基材的表面进行清洗。
作为类钻石薄膜连续型镀膜装置的一种优选方案，所述工艺室与所述DLC镀膜室之间设置气氛隔离室，所述气氛隔离室为可对所述工艺室和所述DLC镀膜室之间的气氛进行隔离的狭缝及分子泵软隔离腔室。
作为类钻石薄膜连续型镀膜装置的一种优选方案，所述第一工作靶为硅靶或石墨靶。
作为类钻石薄膜连续型镀膜装置的一种优选方案，所述DLC镀膜室包括第一腔体，所述第一腔体内设置有镀膜用工作气体，所述第一工作靶通过绝缘体固定在所述第一腔体内并位于所述待镀膜基材的一侧。
进一步的，所述待镀膜基材上连接有偏置电压，所述绝缘体一端与所述第一工作靶连接，另一端穿过所述第一腔体并延伸至所述DLC镀膜室外，所述第一腔体的内壁上设置罩盖所述第一工作靶和所述绝缘体的第一阳极罩，所述第一阳极罩上对应所述第一工作靶开设有靶孔，所述绝缘体内并位于所述第一工作靶的一侧设置磁铁，所述磁铁远离所述第一工作靶的一侧设置第一阴极，所述第一阴极电连接有电极。
通过将第一工作靶选用硅靶，以在DLC镀膜室内采用高纯硅靶磁控溅射+CVD工艺对待镀膜基材表面镀制硅掺杂含氢类金刚钻石膜（DLC膜）。
通过将第一工作靶选用石墨靶，以在DLC镀膜室内采用高纯石墨靶磁控溅射+CVD工艺对待镀膜基材表面镀制含氢类金刚钻石膜（DLC膜）。
作为类钻石薄膜连续型镀膜装置的一种优选方案，所述第一腔体外设置冷却水管，所述冷却水管的出水端延伸至所述绝缘体内并位于所述第一工作靶的一侧，用于对所述第一工作靶进行冷却。
进一步的，所述第一腔体上设置用于抽取真空的真空孔和用于通入所述工作气体的工作气体孔。
进一步的，所述第一腔体上设置观察窗。
作为类钻石薄膜连续型镀膜装置的一种优选方案，所述进架室与所述工艺室之间设置第一真空过渡室，和/或，所述出架室与所述DLC镀膜室之间设置第二真空过渡室。
作为类钻石薄膜连续型镀膜装置的一种优选方案，所述进架室、所述第一真空过渡室、所述工艺室、所述气氛隔离室、所述DLC镀膜室、所述第二真空过渡室以及所述出架室均与真空抽空系统连接，所述真空抽空系统包括第一真空抽空系统和第二真空抽空系统，所述进架室和所述出架室与所述第二真空抽空系统连接，所述第一真空过渡室、所述工艺室、所述气氛隔离室、所述DLC镀膜室以及所述第二真空过渡室与所述第一真空抽空系统连接。
作为类钻石薄膜连续型镀膜装置的一种优选方案，所述进架室与所述第一真空过渡室之间、所述第一真空过渡室与所述工艺室之间、所述DLC镀膜室与所述第二真空过渡室之间，所述第二真空过渡室与所述出架室之间、所述出架室与外界以及所述进架室与外界之间均设置有隔离阀。
作为类钻石薄膜连续型镀膜装置的一种优选方案，所述进架室、所述第一真空过渡室、所述工艺室、所述气氛隔离室、所述DLC镀膜室、所述第二真空过渡室以及所述出架室呈直线型或者U型布置。
优选的，所述DLC镀膜室使用的电源为RF电源、高频率脉冲直流电源、磁控溅射电源中的任意一种。当然，本领域技术人员可以获知其它可以使用的电源也同样适用于本实用新型。
本实用新型的有益效果：本方案通过将PVD和CVD镀膜方式结合应用于DLC膜镀制，同时设置轨道和基材架，可以大面积连续的对待镀膜基材表面镀制DLC膜，与PECVD单体镀膜设备、激光及离子束沉积设备相比，其性价比突出并且生产成本低廉，量产能力远远高于PECVD等设备的量产能力，提高了生产效率，降低了生产成本。
附图说明
下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型的实施例所述的类钻石薄膜连续型镀膜装置的结构示意图；
图2为图1中所示的DLC镀膜室的结构示意图。
图1中：
1、进架室；2、第一真空过渡室；3、工艺室；4、气氛隔离室；5、DLC镀膜室；6、第二真空过渡室；7、出架室；8、隔离阀；9、第一真空抽空系统；10、第二真空抽空系统；11、待镀膜基材；12、第一工作靶；13、第二工作靶；14、离子源。
图2中：
510、第一腔体；511、绝缘体；512、偏置电压；513、第一阳极罩；514、靶孔；515、磁铁；516、第一阴极；517、电极；518、冷却水管；519、真空孔；520、工作气体孔；521、观察窗。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
如图1和2所示，本实用新型实施例所述的类钻石薄膜连续型镀膜装置，包括依次设置的呈真空状态的进架室1、工艺室3、气氛隔离室4、DLC镀膜室5以及出架室7，还包括贯穿进架室1、工艺室3、气氛隔离室4、DLC镀膜室5以及出架室7的轨道，轨道上设置用于装夹待镀膜基材11的可在轨道上匀速移动的基材架，工艺室3为磁控溅射工艺室，工艺室3内设置有对待镀膜基材11表面镀制过渡层的第二工作靶13，DLC镀膜室5为可同时实现PVD磁控溅射和CVD气相沉积的复合镀膜腔室，DLC镀膜室5内设置用于镀制DLC膜的第一工作靶12。
气氛隔离室4为可对工艺室3和DLC镀膜室5之间的气氛进行隔离的狭缝及分子泵软隔离腔室。
在本实施例中，第二工作靶13为硅靶，第一工作靶12不限于为硅靶，还可以为石墨靶。过渡层为Si层，通过在待镀膜基材11表面镀制Si过渡层，可以改善DLC膜的附着性能。当然，本领域技术人员可以获知其它可以改善DLC膜的附着性能的过渡层也同样适用于本实用新型，例如，过渡层还可以为SiOx层。
在工艺室3内设置离子源14，用于对待镀膜基材11的表面进行离子清洗。
进架室1与工艺室3之间设置第一真空过渡室2，出架室7与DLC镀膜室5之间设置第二真空过渡室6，进架室1、第一真空过渡室2、工艺室3、气氛隔离室4、DLC镀膜室5、第二真空过渡室6以及出架室7均与真空抽空系统连接，真空抽空系统包括第一真空抽空系统9和第二真空抽空系统10，进架室1和出架室7与第二真空抽空系统10连接，第一真空过渡室2、工艺室3、气氛隔离室4、DLC镀膜室5以及第二真空过渡室6与第一真空抽空系统9连接。
进架室1与第一真空过渡室2之间、第一真空过渡室2与工艺室3之间、DLC镀膜室5与第二真空过渡室6之间，第二真空过渡室6与出架室7之间、出架室7与外界以及进架室1与外界之间均设置有隔离阀8。
在本实施例中，进架室1、第一真空过渡室2、工艺室3、气氛隔离室4、DLC镀膜室5、第二真空过渡室6以及出架室7呈直线型布置，当然，进架室1、第一真空过渡室2、工艺室3、气氛隔离室4、DLC镀膜室5、第二真空过渡室6以及出架室7的布置形式不限于直线型布置，还可以为U型布置。
DLC镀膜室5包括第一腔体510，第一腔体510内设置有镀膜用工作气体，第一工作靶12通过绝缘体511固定在第一腔体510内并位于待镀膜基材11的一侧，待镀膜基材11上连接有偏置电压512，绝缘体511一端与第一工作靶12连接，另一端穿过第一腔体510并延伸至工艺室3外，第一腔体510的内壁上设置罩盖第一工作靶12和绝缘体511的第一阳极罩513，第一阳极罩513上对应第一工作靶12开设有靶孔514，绝缘体511内并位于第一工作靶12的一侧设置磁铁515，磁铁515远离第一工作靶12的一侧设置第一阴极516，第一阴极516电连接有电极517。
第一腔体510外设置冷却水管518，冷却水管518的出水端延伸至绝缘体511内并位于第一工作靶12的一侧，用于对第一工作靶12进行冷却。
第一腔体510上设置用于抽取真空的真空孔519和用于通入工作气体的工作气体孔520。
第一腔体510上设置观察窗521。可以提供操作者查看DLC镀膜室5的工作情况。
本实用新型的能实现低成本，大规模量产无色透明类金刚钻石光学保护膜产品，采用PVD+CVD混合的磁控溅射工艺设备，在线连续式大面积镀膜生产。
磁控反应溅射，如直流脉冲、射频、中频磁控溅射等（高纯石墨靶）+CVD复合沉积工艺：通入Ar,烃烷，掺杂工艺气体-C2F6,CF4，CHF3等氟化气体，及SiH4,TMS等含硅气体，得到硅或氟掺杂含氢DLC/含氢DLC。或高纯硅靶磁控溅射+CVD复合沉积工艺(通入Ar,烃烷)得到硅掺杂含氢DLC。
本实用新型针对无色透明的光学保护类金刚钻石膜，在工艺及设备领域综合了磁控溅射工艺和CVD工艺，以及大面积在线连续式磁控溅射的优点，以极其高的性价比实现并得到无色透明的DLC膜，同时保持高硬度（大于铅笔硬度-9H,或纳米硬度15～20GPa以上），致密，疏水防污，防指纹，抗菌的特性。
对比现有技术，本实用新型具有以下优点：
一、本实用新型在大规模量产及低生产制造成本方面与现有的磁控溅射单体设备，PECVD单体镀膜设备，激光及离子束沉积设备相比，其性价比突出并且生产成本低廉，量产能力远超过PECVD等设备的量产能力；
二，大面积有效镀膜，面积可达1000mm*1200mm以上；
三，使用廉价的石墨靶材，硅靶材及烃类工艺气体，材料成本低廉，来源广泛；
四，可以常温镀膜；
五，相对于现有蓝宝石保护屏，只有其生产成本的十分之一以下，却可以提供类似或更高抗划伤等性能。蓝宝石是自然界中只低于金刚钻石(纳米硬度100GPa)的物质-其洛氏硬度9，纳米硬度约20GPa，工业生产主要采用生长工艺融炉，生成数百公斤的蓝宝石锭，再切割研磨成保护玻璃片，周期长达数星期，成本及其昂贵，现主要用于LED行业的基板，高档手表玻屏。
本实用新型采用的术语“第一”、“第二”等，均是便于描述而采用的表述方式，并无特殊含义。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理，在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种类钻石薄膜连续型镀膜装置，其特征在于，包括依次设置的呈真空状态的进架室、DLC镀膜室以及出架室，还包括贯穿所述进架室、所述DLC镀膜室以及出架室的轨道，所述轨道上设置用于装夹待镀膜基材的可在所述轨道上匀速移动的基材架，所述DLC镀膜室为可同时实现PVD磁控溅射和CVD气相沉积的复合镀膜腔室，所述DLC镀膜室内设置用于镀制DLC膜的第一工作靶。
2.根据权利要求1所述的类钻石薄膜连续型镀膜装置，其特征在于，所述进架室与所述DLC镀膜室之间设置工艺室，所述工艺室为磁控溅射工艺室，所述工艺室内设置有对所述待镀膜基材表面镀制过渡层的第二工作靶。
3.根据权利要求2所述的类钻石薄膜连续型镀膜装置，其特征在于，所述工艺室与所述DLC镀膜室之间设置气氛隔离室，所述气氛隔离室为可对所述工艺室和所述DLC镀膜室之间的气氛进行隔离的狭缝及分子泵软隔离腔室。
4.根据权利要求3所述的类钻石薄膜连续型镀膜装置，其特征在于，所述第一工作靶为硅靶或石墨靶。
5.根据权利要求4所述的类钻石薄膜连续型镀膜装置，其特征在于，所述DLC镀膜室包括第一腔体，所述第一腔体内设置有镀膜用工作气体，所述第一工作靶通过绝缘体固定在所述第一腔体内并位于所述待镀膜基材的一侧。
6.根据权利要求5所述的类钻石薄膜连续型镀膜装置，其特征在于，所述第一腔体外设置冷却水管，所述冷却水管的出水端延伸至所述绝缘体内并位于所述第一工作靶的一侧，用于对所述第一工作靶进行冷却。
7.根据权利要求3至6任一项所述的类钻石薄膜连续型镀膜装置，其特征在于，所述进架室与所述工艺室之间设置第一真空过渡室，和/或，所述出架室与所述DLC镀膜室之间设置第二真空过渡室。
8.根据权利要求7所述的类钻石薄膜连续型镀膜装置，其特征在于，所述 进架室、所述第一真空过渡室、所述工艺室、所述气氛隔离室、所述DLC镀膜室、所述第二真空过渡室以及所述出架室均与真空抽空系统连接，所述真空抽空系统包括第一真空抽空系统和第二真空抽空系统，所述进架室和所述出架室与所述第二真空抽空系统连接，所述第一真空过渡室、所述工艺室、所述气氛隔离室、所述DLC镀膜室以及所述第二真空过渡室与所述第一真空抽空系统连接。
9.根据权利要求7所述的类钻石薄膜连续型镀膜装置，其特征在于，所述进架室与所述第一真空过渡室之间、所述第一真空过渡室与所述工艺室之间、所述DLC镀膜室与所述第二真空过渡室之间，所述第二真空过渡室与所述出架室之间、所述出架室与外界以及所述进架室与外界之间均设置有隔离阀。
10.根据权利要求7所述的类钻石薄膜连续型镀膜装置，其特征在于，所述所述进架室、所述第一真空过渡室、所述工艺室、所述气氛隔离室、所述DLC镀膜室、所述第二真空过渡室以及所述出架室呈直线型或者U型布置。
Priority Applications (1)
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Owner name: HUIZHOU LAITEER NANO COATING TECHNOLOYG CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: HUIZHOU HONGCANHUI INDUSTRIAL CO., LTD. Effective date: 20150112 |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 516008 HUIZHOU, GUANGDONG PROVINCE TO: 516006 HUIZHOU, GUANGDONG PROVINCE |
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