CN209798096U - 一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，包括旋转辊、镀膜室和氧化室，沿基材的输送方向，旋转辊的外侧依次设有镀膜室和氧化室，旋转辊内侧与氧化室的相对之处设有磁铁组件，磁铁组件中，任意相邻的两个磁铁之间，朝向氧化室的端部极性相反；氧化室内设有进气管，进气管与旋转辊之间连接有电池。本实用新型是在基材镀完氧化硅后，通过增加氧离子密度来加强膜层的氧化效果，从而提高膜层中氧化硅的纯度和膜层透明度，进而提高膜层的光学性能。

Description

一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置

技术领域

本实用新型涉及真空镀膜技术领域，特别涉及一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置。

背景技术

在真空镀膜领域中，卷绕式磁控光学镀膜机一般用于镀氧化硅、氧化铌等膜层。镀氧化硅时，多数采用纯硅靶，镀氧化铌多采用氧化铌靶。因此，在镀氧化硅时，需向真空室中充入氩气和氧气，其中氧气的作用是将溅射出来的硅离子进行氧化，使其变成氧化硅后进行镀膜，但在实际生产中，硅靶溅射出来的硅有一大部分都没有氧化，纯硅料沉积在膜层上，影响了膜层上的氧化硅纯度，会使膜层的透明度下降，从而影响膜层的光学性能。

为了克服上述问题，在目前的镀膜工艺中，有通过在靶材上加入阳极离子源的方式来提高硅的氧化率，也有采用射频离子源的方式来提高硅的氧化率，但其改善效果均非常有限，且设备结构均较为复杂，设备造价也高，不利于基材镀膜成本的控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，该装置是在基材镀完氧化硅后，通过增加氧离子密度来加强膜层的氧化效果，从而提高膜层中氧化硅的纯度和膜层透明度，进而提高膜层的光学性能。

本实用新型的技术方案为：一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，包括旋转辊、镀膜室和氧化室，沿基材的输送方向，旋转辊的外侧依次设有镀膜室和氧化室，旋转辊内侧与氧化室的相对之处设有磁铁组件，磁铁组件中，任意相邻的两个磁铁之间，朝向氧化室的端部极性相反；氧化室内设有进气管，进气管与旋转辊之间连接有电池。其中，镀膜室内的具体结构可采用与传统镀膜设备相同的结构，镀膜室中设有一组中频磁控旋转靶，该中频磁控旋转靶为纯硅靶，镀膜室利用纯硅靶对基材进行镀膜，初步形成氧化硅膜层，但此时的氧化硅膜层中会夹杂有纯硅，因此，再将已带有氧化硅膜层的基材送入氧化室，氧化室中的气体进气管通入氧气和氩气(其具体比例可根据工艺需求进行实际设置，一般氧气的含量会多于氩气)，利用磁铁组件产生的磁场和电池产生的电场，氧气分子和氩气分子在电子的磁碰下产生氧离子，氧离子和电子在磁场的约束下，在环形磁场的范围内形成较高密度的氧离子体，同时，在电场的作用下，氧离子会以一定的数量高速射向氧化硅膜层内部，加速膜层内部硅分子的氧化。旋转辊为水冷镀膜辊，中部带有水冷套，其具体结构与传统镀膜设备中的镀膜辊相同。

所述旋转辊外侧设有一个或多个镀膜室，沿基材的输送方向，每个镀膜室的后方对应设有一个氧化室。镀膜室的数量根据基材的实际工艺需求进行设置即可，但基材每经过镀膜室进行一次镀膜后，均要求至少经过一次氧化室进行进一步氧化，以确保氧化硅膜层的氧化效果。

所述磁铁组件包括磁铁固定圈和多个磁铁，磁铁固定圈设于旋转辊内，且磁铁固定圈为固定结构，不跟随旋转辊转动，多个磁铁固定安装于磁铁固定圈上。其中，与同一氧化室对应的多个磁铁形成一组，当氧化室有多个时，每个氧化室对应一组磁铁，但是磁铁固定圈只有一个，磁铁固定圈的外周分布多组磁铁。

为了更好地安装固定磁铁，所述磁铁组件中，在磁铁的安装处，磁铁固定圈的外周向外延伸有安装支架，各磁铁固定安装于安装支架上。

所述磁铁组件中，磁铁固定圈为直径小于旋转辊内径的圆筒状结构，安装支架为位于磁铁固定圈外周的长条状结构或由间断式的多个块状结构组成。

安装时，磁铁固定圈的两端可直接安装于镀膜装置的机架或真空室内壁上，只要不影响基材和旋转辊的运行即可。根据镀膜装置的实际情况，磁铁可采用焊接固定、螺栓锁紧固定或卡嵌固定等方式固定于安装支架上。

所述电池的阳极与旋转辊连接，电池的阴极与进气管连接。使进气管与旋转辊外周之间形成电场，加上磁铁组件产生的磁场作用，氧气分子和氩气分子在电子的磁碰下产生氧离子，氧离子和电子在磁场的约束下在环形磁场的范围内形成较高密度的氧离子体；同时，在电场的作用下，氧离子会高速射向基材表面的氧化硅膜层内部。

作为一种优选方案，所述电池的电压为200～400V。

所述镀膜装置为卷绕式一体机，镀膜装置的内部为一个整体的真空室，真空室的中部设置旋转辊，旋转辊的一侧设置放卷机构和收卷机构，旋转辊另一侧的空间通过多个隔板分隔成镀膜室和氧化室，各隔板与旋转辊的外表面之间留有基材通道；基材由放卷机构放出后，绕旋转辊进行转动，经过镀膜室和氧化室后，由收卷机构收卷。其中，放卷机构主要由放卷辊、导向辊和张力辊组成，收卷机构主要由收卷辊、导向辊和张力辊组成，放卷辊放出基材后，在导向辊和张力辊的引导下进入旋转辊，由旋转辊带动进行镀膜和氧化加工，完成加工后，在导向辊和张力辊的引导下，由收卷辊进行收卷。

镀膜装置中，每个镀膜室和每个氧化室均单独设有分子泵，可根据实际的工艺需求单独对对应的镀膜室或氧化室的真空度进行调节。

上述离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置使用时，其方法为：基材随着旋转辊的转动进行输送，先经过镀膜室，在纯硅靶的作用下镀上氧化硅膜层；然后再经过氧化室，氧化室中的氧气分子和氩气分子在电场和磁场的作用下产生大量氧离子，且氧离子在电场的作用下高速射向氧化硅膜层内部，对氧化硅膜层中夹杂的纯硅进行氧化，从而提高氧化硅膜层中氧化硅的含量。

上述离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置的原理是：在镀膜装置中，基材与水冷镀膜辊(即上述旋转辊)一起转动，先经过镀膜室，由磁控镀纯硅靶在基材上镀上一层氧化硅膜层，再经过氧化室的高度氧离子增强区域，对膜层中氧化硅夹杂的纯硅进行进一步氧化，镀膜层的氧化硅膜层氧化硅层更加纯正；在氧化室中，氧气和氩气经进气管喷出，在电场和磁场的共同作用下，氧气分子和氩气分子在电子的磁碰下产生氧离子，且氧离子和电子在磁场的约束下在环形磁场的范围内形成较高密度的氧离子体，同时，在电场的作用下氧离子会以一定的数量高速射向氧化硅膜层内部，加速膜层内部硅分子的氧化。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

本离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置是通过在镀膜工艺中加入氧化工艺，利用电场和磁场的共同作用，通过增加氧离子密度来加强膜层的氧化效果，从而提高膜层中氧化硅的纯度和膜层透明度，进而提高膜层的光学性能。

本离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置中，通过设置氧化室和相配合的磁铁组件来实现氧离子的激发和发射，其结构简单，镀膜装置的设备造价较低，有利于镀膜工艺的成本控制。

本离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置中，镀膜室和氧化室、磁铁组件的数量可根据基材的实际工艺需求进行调节，使用灵活而方便。

附图说明

图1为本本离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置的整体结构示意图。

图2为图1部分镀膜室和氧化室的结构示意图。

图3为氧化室内较高密度氧离子体形成时的原理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，如图1所示，镀膜装置为卷绕式一体机，镀膜装置的内部为一个整体的真空室，真空室的中部设置旋转辊1，旋转辊的上方设置放卷机构和收卷机构，旋转辊下方的空间通过多个隔板5分隔成镀膜室2和氧化室3，各隔板与旋转辊的外表面之间留有基材通道6；沿基材8的输送方向(如图中箭头所示)，每个镀膜室的后方还设有氧化室3和磁铁组件4，氧化室和磁铁组件相对设于旋转辊的两侧，氧化室和镀膜室相接且并列设于旋转辊的外侧，磁铁组件设于旋转辊内侧；氧化室内设有进气管7，进气管与旋转辊之间连接有电池。

如图2或图3所示，磁铁组件包括磁铁固定圈4-1和多个磁铁4-2，磁铁固定圈的外周向外延伸有安装支架4-3，磁铁固定圈设于旋转辊内，且磁铁固定圈为固定结构，不跟随旋转辊转动，多个磁铁通过安装支架固定安装于磁铁固定圈上。与同一氧化室对应的多个磁铁形成一组，当氧化室有多个时，每个氧化室对应一组磁铁，但是磁铁固定圈只有一个，磁铁固定圈的外周分布多组磁铁。磁铁组件中，任意相邻的两个磁铁之间，朝向氧化室的端部极性相反。磁铁固定圈为直径小于旋转辊内径的圆筒状结构，安装支架为位于磁铁固定圈外周的长条状结构或由间断式的多个块状结构组成(根据镀膜装置的实际需要进行选择即可)。安装时，磁铁固定圈的两端可直接安装于镀膜装置的机架或真空室内壁上，只要不影响基材和旋转辊的运行即可。根据镀膜装置的实际情况，磁铁可采用焊接固定、螺栓锁紧固定或卡嵌固定等方式固定于安装支架上。

如图3所示，电池的电压为200～400V。电池的阳极与旋转辊连接，电池的阴极与进气管连接。使进气管与旋转辊外周之间形成电场，加上磁铁组件产生的磁场作用，氧气分子和氩气分子在电子的磁碰下产生氧离子，氧离子和电子在磁场的约束下在环形磁场的范围内形成较高密度的氧离子体；同时，在电场的作用下，氧离子会高速射向基材表面的氧化硅膜层内部。

上述镀膜装置中，每个镀膜室和每个氧化室均单独设有分子泵9，可根据实际的工艺需求单独对对应的镀膜室或氧化室的真空度进行调节。放卷机构主要由放卷辊10、导向辊11和张力辊12组成，收卷机构主要由收卷辊13、导向辊和张力辊组成，放卷辊放出基材后，在导向辊和张力辊的引导下进入旋转辊，由旋转辊带动进行镀膜和氧化加工，完成加工后，在导向辊和张力辊的引导下，由收卷辊进行收卷。镀膜室内的具体结构可采用与传统镀膜设备相同的结构，镀膜室中设有一组中频磁控旋转靶14，该中频磁控旋转靶为纯硅靶，镀膜室利用纯硅靶对基材进行镀膜，初步形成氧化硅膜层，但此时的氧化硅膜层中会夹杂有纯硅，因此，再将已带有氧化硅膜层的基材送入氧化室，氧化室中的气体进气管通入氧气和氩气(其具体比例可根据工艺需求进行实际设置，一般氧气的含量会多于氩气)，利用磁铁组件产生的磁场和电池产生的电场，氧气分子和氩气分子在电子的磁碰下产生氧离子，氧离子和电子在磁场的约束下，在环形磁场的范围内形成较高密度的氧离子体，同时，在电场的作用下，氧离子会以一定的数量高速射向氧化硅膜层内部，加速膜层内部硅分子的氧化。旋转辊为水冷镀膜辊，中部带有水冷套1-1，其具体结构与传统镀膜设备中的镀膜辊相同。镀膜室的数量根据基材的实际工艺需求进行设置即可，但基材每经过镀膜室进行一次镀膜后，均要求至少经过一次氧化室进行进一步氧化，以确保氧化硅膜层的氧化效果。

上述卷绕式离子增强型磁控光学镀膜装置的使用方法为：基材由放卷机构放出后，基材随着旋转辊的转动进行输送，先经过镀膜室，在纯硅靶的作用下镀上氧化硅膜层；然后再经过氧化室，氧化室中的氧气分子和氩气分子在电场和磁场的作用下产生大量氧离子，且氧离子在电场的作用下高速射向氧化硅膜层内部，对氧化硅膜层中夹杂的纯硅进行氧化，从而提高氧化硅膜层中氧化硅的含量。经过进一步氧化后的基材由收卷机构收卷。

实施例2

本实施例一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，与实施例1相比较，其不同之处在于，镀膜装置中仅设有一个镀膜室和一个氧化室，沿基材的输送方向，氧化室位于镀膜室后方。

实施例3

本实施例一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，与实施例1相比较，其不同之处在于，放卷机构和收卷机构设于旋转辊的左侧，旋转辊右侧的空间通过多个隔板分隔成镀膜室和氧化室。

如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (9)

1.一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，其特征在于，包括旋转辊、镀膜室和氧化室，沿基材的输送方向，旋转辊的外侧依次设有镀膜室和氧化室，旋转辊内侧与氧化室的相对之处设有磁铁组件，磁铁组件中，任意相邻的两个磁铁之间，朝向氧化室的端部极性相反；氧化室内设有进气管，进气管与旋转辊之间连接有电池。

2.根据权利要求1所述一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，其特征在于，所述旋转辊外侧设有一个或多个镀膜室，沿基材的输送方向，每个镀膜室的后方对应设有一个氧化室。

3.根据权利要求1所述一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，其特征在于，所述磁铁组件包括磁铁固定圈和多个磁铁，磁铁固定圈设于旋转辊内，且磁铁固定圈为固定结构，不跟随旋转辊转动，多个磁铁固定安装于磁铁固定圈上。

4.根据权利要求3所述一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，其特征在于，所述磁铁组件中，在磁铁的安装处，磁铁固定圈的外周向外延伸有安装支架，各磁铁固定安装于安装支架上。

5.根据权利要求3所述一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，其特征在于，所述磁铁组件中，磁铁固定圈为直径小于旋转辊内径的圆筒状结构，安装支架为位于磁铁固定圈外周的长条状结构或由间断式的多个块状结构组成。

6.根据权利要求1所述一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，其特征在于，所述电池的阳极与旋转辊连接，电池的阴极与进气管连接。

7.根据权利要求1所述一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，其特征在于，所述电池的电压为200～400V。

8.根据权利要求1所述一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，其特征在于，所述镀膜装置为卷绕式一体机，镀膜装置的内部为一个整体的真空室，真空室的中部设置旋转辊，旋转辊的一侧设置放卷机构和收卷机构，旋转辊另一侧的空间通过多个隔板分隔成镀膜室和氧化室，各隔板与旋转辊的外表面之间留有基材通道；基材由放卷机构放出后，绕旋转辊进行转动，经过镀膜室和氧化室后，由收卷机构收卷。

9.根据权利要求1所述一种离子增强型的卷绕式磁控光学镀膜装置，其特征在于，所述镀膜装置中，每个镀膜室和每个氧化室均单独设有分子泵。