CN208087737U - 一种高效环形对溅射磁控镀膜机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效环形对溅射磁控镀膜机，包括壳体，壳体内设置有空腔，壳体上设置有磁控阴极，空腔内与空腔同轴设置有隔离筒，空腔由隔离筒分为真空腔及内环腔，壳体外周沿周向等间距排列设置有若干磁控阴极，且相邻磁控阴极的磁极相反，壳体外周的所有磁控阴极构成第一磁控阴极组，隔离筒内壁沿周向等间距排列设置有若干磁控阴极，且相邻磁控阴极的磁极相反，隔离筒内壁的所有磁控阴极构成第二磁控阴极组。采用上述方案，提供一种通过设置隔离筒，使得可在壳体外周及隔离筒内周均设置沿周向排列设置磁控阴极，从而将真空腔内的磁场复杂化，增加电子与真空腔内的气体分子的电离概率，最终增大镀膜效率的一种高效环形对溅射磁控镀膜机。

Description

一种高效环形对溅射磁控镀膜机

技术领域

本实用新型涉及真空镀膜领域，具体是指一种高效环形对溅射磁控镀膜机。

背景技术

真空镀膜是目前较为前沿的镀膜技术，而真空镀膜中的磁控溅射镀膜法采用通过通电阳极放出电子，并使电子在电场的加速作用下与真空腔内的气体分子碰撞，从而使气体分子电离，而电离的气体分子又在电场的作用下轰击阴极上的金属粒子，使金属粒子电离溅射，并使得电离出来的金属离子沉积于待镀工件表面形成薄膜，其中为了使电子能够更加高效的与气体分子进行碰撞，从而提高气体分子电离率，采用在阴极内部装入磁铁形成磁控阴极，因此电子在电场及磁场的共同作用下，将会在真空腔内形成螺旋式轨迹来增加电子与气体分子的碰撞概率。

目前的磁控溅射镀膜机中采用的磁控阴极的数量为一对，分别对称设置于真空腔两侧，且一端磁控阴极显示为带N极磁场的阴极，另一端显示为带S极磁场的阴极，使得通过N极与S极在真空腔内形成闭合磁场，从而作用于电子。然而，由于真空腔内的磁场形式较为单一，因此电子在真空腔内的运动轨迹也较为简单，使得电子与气体分子之间的碰撞概率有限，导致电离的金属粒子有限，最终影响镀膜厚度及镀膜效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种通过设置隔离筒，使得可在壳体外周及隔离筒内周均设置沿周向排列设置磁控阴极，从而将真空腔内的磁场复杂化，增加电子与真空腔内的气体分子的电离概率，最终增大镀膜效率的一种高效环形对溅射磁控镀膜机。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：包括呈圆柱状的壳体，所述壳体内同轴设置有呈圆柱状的空腔，所述壳体上设置有磁控阴极，所述壳体外周开设有抽气口以及进料口，所述空腔内与空腔同轴设置有隔离筒，所述空腔由隔离筒分为真空腔及内环腔，所述真空腔位于壳体内壁侧与隔离筒外壁侧之间，所述内环腔位于隔离筒内壁侧，所述抽气口及进料口与真空腔连通，所述壳体外周沿周向等间距排列设置有若干磁控阴极，且相邻所述磁控阴极的磁极相反，所述壳体外周的所有磁控阴极构成第一磁控阴极组，所述隔离筒内壁沿周向等间距排列设置有若干磁控阴极，且相邻所述磁控阴极的磁极相反，所述隔离筒内壁的所有磁控阴极构成第二磁控阴极组。

通过采用上述技术方案，如图2所示，第一磁控阴极组的设置，使得壳体外周沿周向分部若干磁控阴极，且由于相邻两磁控阴极的磁极相反，因此带N极的磁控阴极与相邻的带S极的磁控阴极在真空腔内生成沿周向的B1闭合磁场，另外，第二磁控阴极组的设置，使得隔离筒内周沿周向分部若干磁控阴极，且由于相邻两磁控阴极的磁极相反，因此带N极的磁控阴极与相邻的带S极的磁控阴极在真空腔内生成沿周向的B2闭合磁场，因此，B1磁场及B2磁场共同作用于真空腔，使得真空腔内的磁感线不再呈现出单一性，使得电子在真空腔内受到的洛伦兹力的方向不断的变换，从而使电子在真空腔内的运动轨迹更加的紊乱，大大提升了电子与气体分子碰撞概率，使气体分子的电离率升高，最终使更多电离的气体离子轰击磁控阴极，使金属颗粒受轰击电离，从而溅射于待镀工件的表面，增加了镀膜厚度及提升了镀膜效率。

本实用新型进一步设置为：所述第一磁控阴极组包含的磁控阴极的数量与第二磁控阴极组包含的磁控阴极的数量相同，任意所述第一磁控阴极组的磁控阴极沿壳体径向延伸对应一个第二磁控阴极组的磁控阴极，且对应磁控阴极磁极相反。

通过采用上述技术方案，如图2所示，由于任意第一磁控阴极组的磁控阴极沿壳体径向延伸对应一个第二磁控阴极组的磁控阴极，且对应磁控阴极磁极相反，因此壳体上的磁控阴极与对应的隔离筒上的磁控阴极相互作用，产生沿径向方向的B3闭合磁场，从而当B1磁场、B2磁场与B3磁场相互叠加后，真空腔内更加紊乱的和磁场共同作用于在真空腔内运动的电子，使得电子在真空腔内受到的洛伦兹力的方向不断的变换，从而使电子在真空腔内的运动轨迹更加的紊乱，大大提升了电子与气体分子碰撞概率，使气体分子的电离率升高，最终使更多电离的气体离子轰击磁控阴极，使金属颗粒受轰击电离，从而溅射于待镀工件的表面，增加了镀膜厚度及提升了镀膜效率。

本实用新型进一步设置为：所述抽气口的数量为两个，两个所述的抽气口对称设置于壳体外周，所述进料口的数量为两个，两个所述的进料口对称设置于壳体外周。

通过采用上述技术方案，双抽气口的设置，使得抽气效率更高，且对称的设置，如图3所示，使在将真空腔抽成真空的过程中镀膜机两侧受到吸力F1及F2大小相同方向相反，从而合力可相互叠加抵消，使镀膜机更加的稳定；另外，双进料口的设置，不但增加了进料及出料效率，且对称设置，使得当一侧进料一侧出料时，如图4所示，更换的气体从其中一个进料口的以V1的方向进入，并沿着对称设置的V2、V3方向朝向另一进料口移动，最终以V4方向离开真空腔，从而带走真空腔内使用过的反应气体，且全程流动呈对称性，因此，在内力相抵之后，壳体受到的作用力较小，使得镀膜机更加的稳定。

本实用新型进一步设置为：所述壳体位于真空腔内设置有沿真空腔周向转动的公转盘以及驱动公转盘转动的驱动件，所述公转盘沿周向等间距排布设置有若干用于放置工件的放置杆以及若干安装各放置杆的安装底座，各所述安装底座转动连接于公转盘，且安装底座的转动轴与共转盘的转动轴平行设置，各所述放置杆与安装底座固定连接，且放置杆与对应安装底座的转轴同轴设置，各所述安装底座上设置有自转小齿轮，且所述自转小齿轮与安装底座的转轴同轴设置，所述壳体对应自转小齿轮设置有自转大齿轮。

通过采用上述技术方案，由于溅射的金属离子由磁控阴极表面产生，因此真空腔内金属离子的密度随着离磁控阴极距离的增大而减小，因此传统的将待镀膜的工件静止放置于真空腔内的方式将会导致不同位置的工件表面镀膜不均匀，而本实用新型采用在真空腔内设置沿真空腔周向转动的共转盘，且共转盘上设置有可进行自转的放置杆，因此放置于自转杆上的工件不但可在真空腔内进行公转，而且可自身进行自转，从而不同位置的工件在加工过程中其运动轨迹在进行一周公转之后重叠，从而保证了镀膜的均匀性，使得各完成镀膜工件相类似，从而保证加工的有效性。

本实用新型进一步设置为：所述壳体位于真空腔内设置有支撑共转盘的支撑件，所述支撑件为若干呈柱状的小支撑柱，各所述小支撑柱沿真空腔周向等间距排布设置于真空腔底部，且各所述小支撑柱轴向的一端固定连接于真空腔底端，另一端朝向公转盘，所述公转盘朝向小支撑柱侧设置有呈圆环形的定位环槽，各所述小支撑柱滑移设置于定位环槽内。

通过采用上述技术方案，支撑件中小支撑柱的设置，使得通过小支撑柱从下至上对公转盘进行轴向支撑，且公转盘朝向小支撑柱的表面上定位环槽的设置，使得小支撑柱上端插设于定位环槽内，对公转盘径向起到限位作用，同时，共转盘可通过定位环槽实现周向转动，实现转动功能。

本实用新型进一步设置为：所述支撑件包括不同半径的第一支撑件及第二支撑件。

通过采用上述技术方案，设置两组支撑件，使半径较大的第一支撑件在公转盘靠近外侧进行支撑而半径较小的第二支撑件在公转盘靠近内侧进行支撑，不但增加了支撑点，而且增多了支撑面，使支撑件对公转盘的支撑更加的稳定。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式的装配图；

图2为本实用新型具体实施方式中磁场分析图；

图3为本实用新型具体实施方式中抽真空的受力分析图；

图4为本实用新型具体实施方式中进出料的流动状态图；

图5为本实用新型具体实施方式中公转盘、放置杆及安装底座的装配图；

图6为本实用新型具体实施方式的剖视图；

图7为本实用新型具体实施方式中放置杆与安装底座的装配图；

图8为本实用新型具体实施方式中壳体的零件图；

图9为本实用新型具体实施方式中公转盘的零件图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

如图1所示，本实用新型公开了一种高效环形对溅射磁控镀膜机，包括呈圆柱状的壳体1，壳体1底端焊接有六角形的脚架6用于支撑壳体1，壳体1同轴贯穿设置有呈圆柱形的空腔11，另外，空腔11内设置有一与空腔11同轴的隔离筒2，通过隔离筒2将空腔11分为真空腔111及内环腔112，其中真空腔111位于壳体1内壁侧与隔离筒2外壁侧之间，内环腔112位于隔离筒2内壁侧，另外壳体1轴向的上下两端分别在真空腔111位置处盖置有上盖板12及下盖板13，上盖板12与下盖板13通过螺栓连接或者焊接的方式将真空腔111密封，使得可在真空腔111内进行镀膜工作，另外，壳体1外壁向内开设有抽气口14及进料口15，其中抽气口14用于通过抽气机将真空腔111内抽成真空，为镀膜提供工作环境，而进料口15则可供工作气体、待镀工件等进出，实现上下料。

优选的，本实施例中的抽气口14的数量为两个，且两个抽气口14对称设置于壳体1外周，使得抽气效率更高，且对称的设置，如图3所示，使在将真空腔111抽成真空的过程中镀膜机两侧受到吸力F1及F2大小相同方向相反，从而合力可相互叠加抵消，使镀膜机更加的稳定。

优选的，本实施例进料口15的数量为两个，且两个进料口15对称设置于壳体1外周，不但增加了进料及出料效率，且对称设置，使得当一侧进料一侧出料时，如图4所示，更换的气体从其中一个进料口15的以V1的方向进入，并沿着对称设置的V2、V3方向朝向另一进料口15移动，最终以V4方向离开真空腔111，从而带走真空腔111内使用过的反应气体，且全程流动呈对称性，因此，在内力相抵之后，壳体1受到的作用力较小，使得镀膜机更加的稳定。

另外，本实施例中的壳体1外周设置有第一磁控阴极组31，其中第一磁控阴极组31一共包含四个磁控阴极3，且沿壳体1周向等间距排布于壳体1外周，并且相邻的两个磁控阴极3的磁极相反，使得相邻两磁控阴极3相互作用形成闭合磁感线，且四个磁控阴极3共同作用形成沿周向的闭合磁场。另外，壳体1外周位于各磁控阴极3位置处朝内开设有通孔，磁控阴极3部分位置穿设对应通孔进入真空腔111，使得位于真空腔111内的磁控阴极3可与电离的气体离子进行轰击并使磁控阴极3上的金属离子溅射，实现镀膜，另外，磁控阴极3位于壳体1外周侧则通过螺栓将磁控阴极3与壳体1固定连接。另外，本实施例中的隔离板内周设置有第二磁控阴极组32，其中第二磁控阴极组32一共包含四个磁控阴极3，且沿隔离板周向等间距排布于隔离板内周，并且相邻的两个磁控阴极3的磁极相反，使得相邻两磁控阴极3相互作用形成闭合磁感线，且四个磁控阴极3共同作用形成沿周向的闭合磁场。另外，隔离板内周位于各磁控阴极3位置处朝外开设有通孔，磁控阴极3部分位置穿设对应通孔进入真空腔111，使得位于真空腔111内的磁控阴极3可与电离的气体离子进行轰击并使磁控阴极3上的金属离子溅射，实现镀膜，另外，磁控阴极3位于隔离板内周侧则通过螺栓将磁控阴极3与隔离板固定连接。其中磁控阴极3为现有技术，不做过多阐述。如图2所示，第一磁控阴极组31的设置，使得壳体1外周沿周向分部若干磁控阴极3，且由于相邻两磁控阴极3的磁极相反，因此带N极的磁控阴极3与相邻的带S极的磁控阴极3在真空腔111内生成沿周向的B1闭合磁场，另外，第二磁控阴极组32的设置，使得隔离筒2内周沿周向分部若干磁控阴极3，且由于相邻两磁控阴极3的磁极相反，因此带N极的磁控阴极3与相邻的带S极的磁控阴极3在真空腔111内生成沿周向的B2闭合磁场，因此，B1磁场及B2磁场共同作用于真空腔111，使得真空腔111内的磁感线不再呈现出单一性，使得电子在真空腔111内受到的洛伦兹力的方向不断的变换，从而使电子在真空腔111内的运动轨迹更加的紊乱，大大提升了电子与气体分子碰撞概率，使气体分子的电离率升高，最终使更多电离的气体离子轰击磁控阴极3，使金属颗粒受轰击电离，从而溅射于待镀工件的表面，增加了镀膜厚度及提升了镀膜效率。

优选的，本实施例中的任意一个第一磁控阴极组31中的磁控阴极3沿壳体1径向向内延伸对应一个第二磁控阴极组32的磁控阴极3，且对应的磁控阴极3磁极相反。如图2所示，由于任意第一磁控阴极组31的磁控阴极3沿壳体1径向延伸对应一个第二磁控阴极组32的磁控阴极3，且对应磁控阴极3磁极相反，因此壳体1上的磁控阴极3与对应的隔离筒2上的磁控阴极3相互作用，产生沿径向方向的B3闭合磁场，从而当B1磁场、B2磁场与B3磁场相互叠加后，真空腔111内更加紊乱的和磁场共同作用于在真空腔111内运动的电子，使得电子在真空腔111内受到的洛伦兹力的方向不断的变换，从而使电子在真空腔111内的运动轨迹更加的紊乱，大大提升了电子与气体分子碰撞概率，使气体分子的电离率升高，最终使更多电离的气体离子轰击磁控阴极3，使金属颗粒受轰击电离，从而溅射于待镀工件的表面，增加了镀膜厚度及提升了镀膜效率。

另外，如图5、图6所示，本实施例中的壳体1位于真空腔111内设置有沿真空腔111周向转动的公转盘4以及驱动公转盘4转动的驱动件16，其中公转盘4呈与真空腔111同轴设置的环形状，且环形外周设置有外齿，另外驱动件16呈柱状设置，并贯穿下盖板13，在下端可通过连接电机等转动装置实现转动，而上端同轴固定设置有与公转盘4外周啮合的齿轮，因此电机带动驱动件16转动，便可实现公转盘4的转动。

另外，本实施例中的公转盘4上表面沿周向等间距排布设置有若干根放置杆41以及对应各放置杆41设置有若干个安装底座42，通过将放置杆41固定于安装底座42，并通过在固定杆上放置工件，使得为工件提供安装位，其中各安装底座42下端呈圆柱状设置，并贯穿插设于公转盘4，实现与公转盘4的转动连接，且安装底座42的转动轴与共转盘的转动轴平行设置，另外，如图7、图8所示，各安装底座42上端同轴设置有插腔422，放置杆41通过插腔422插设于安装底座42上，实现与安装底座42的固定连接，另外各安装底座42的下方通过插销固定设置有自转小齿轮421，且自转小齿轮421与安装底座42的转轴同轴设置，另外壳体1下盖板13位于真空腔111侧一体成型设置有大齿轮131，大齿轮131可采用内齿或者外齿大齿轮131，自转小齿轮421啮合于大齿轮131，实现放置杆41的自转功能。

另外，如图8、图9所示，本实施例中的壳体1位于真空腔111内设置有支撑共转盘的支撑件5，支撑件5为若干呈柱状的小支撑柱51，各小支撑柱51沿真空腔111周向等间距排布设置于真空腔111底部，且各小支撑柱51轴向的一端焊接于下盖板13，另一端朝向公转盘4，公转盘4朝向小支撑柱51侧设置有呈圆环形的定位环槽43，使得各小支撑柱51插设于定位环槽43内，并可在定位环槽43内滑移，因此公转盘4便可通过小支撑柱51进行转动，且在轴向及径向形成定位。

优选的，本实施例中的支撑件5为两组，分别为第一支撑件52及第二支撑件53，且第一支撑件52有效半径大于第二支撑件53有效半径。

Claims (6)

1.一种高效环形对溅射磁控镀膜机，包括呈圆柱状的壳体，所述壳体内同轴设置有呈圆柱状的空腔，所述壳体上设置有磁控阴极，所述壳体外周开设有抽气口以及进料口，其特征在于：所述空腔内与空腔同轴设置有隔离筒，所述空腔由隔离筒分为真空腔及内环腔，所述真空腔位于壳体内壁侧与隔离筒外壁侧之间，所述内环腔位于隔离筒内壁侧，所述抽气口及进料口与真空腔连通，所述壳体外周沿周向等间距排列设置有若干磁控阴极，且相邻所述磁控阴极的磁极相反，所述壳体外周的所有磁控阴极构成第一磁控阴极组，所述隔离筒内壁沿周向等间距排列设置有若干磁控阴极，且相邻所述磁控阴极的磁极相反，所述隔离筒内壁的所有磁控阴极构成第二磁控阴极组。

2.根据权利要求1所述的一种高效环形对溅射磁控镀膜机，其特征在于：所述第一磁控阴极组包含的磁控阴极的数量与第二磁控阴极组包含的磁控阴极的数量相同，任意所述第一磁控阴极组的磁控阴极沿壳体径向延伸对应一个第二磁控阴极组的磁控阴极，且对应磁控阴极磁极相反。

3.根据权利要求1所述的一种高效环形对溅射磁控镀膜机，其特征在于：所述抽气口的数量为两个，两个所述的抽气口对称设置于壳体外周，所述进料口的数量为两个，两个所述的进料口对称设置于壳体外周。

4.根据权利要求1所述的一种高效环形对溅射磁控镀膜机，其特征在于：所述壳体位于真空腔内设置有沿真空腔周向转动的公转盘以及驱动公转盘转动的驱动件，所述公转盘沿周向等间距排布设置有若干用于放置工件的放置杆以及若干安装各放置杆的安装底座，各所述安装底座转动连接于公转盘，且安装底座的转动轴与共转盘的转动轴平行设置，各所述放置杆与安装底座固定连接，且放置杆与对应安装底座的转轴同轴设置，各所述安装底座上设置有自转小齿轮，且所述自转小齿轮与安装底座的转轴同轴设置，所述壳体对应自转小齿轮设置有自转大齿轮。

5.根据权利要求4所述的一种高效环形对溅射磁控镀膜机，其特征在于：所述壳体位于真空腔内设置有支撑共转盘的支撑件，所述支撑件为若干呈柱状的小支撑柱，各所述小支撑柱沿真空腔周向等间距排布设置于真空腔底部，且各所述小支撑柱轴向的一端固定连接于真空腔底端，另一端朝向公转盘，所述公转盘朝向小支撑柱侧设置有呈圆环形的定位环槽，各所述小支撑柱滑移设置于定位环槽内。

6.根据权利要求5所述的一种高效环形对溅射磁控镀膜机，其特征在于：所述支撑件包括不同半径的第一支撑件及第二支撑件。