CN212375360U - 一种dlc涂层沉积设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种DLC涂层沉积设备，包括炉体、管道、抽风机、炉门和送风机，所述炉体一侧的外壁上安装有炉门，且炉门的一端与炉体相铰接，并且炉门一侧的炉体内部安装有加热管，所述加热管的一端与炉体内壁相铰接，且加热管一侧的炉体内部安装有铜棒，并且铜棒的两端皆与炉体内壁固定连接，所述铜棒的外壁上设有辅助阳极，且辅助阳极一侧的炉体内部设有转架车，并且转架车的两端皆与炉体内壁固定连接，所述转架车一侧的炉体内部安装有两组靶座，且靶座的一端延伸至炉体的内部，并且靶座的内部设有驱动机构。本实用新型不仅实现了沉积设备高效快速的沉积涂层，解决了DLC打底需要磁控溅射的问题，而且提高了含碳气体的离化率。

Description

一种DLC涂层沉积设备

技术领域

本实用新型涉及沉积设备技术领域，具体为一种DLC涂层沉积设备。

背景技术

DLC是一种由碳元素构成、在性质上和钻石类似，同时又具有石墨原子组成结构的物质，类金刚石薄膜(DLC)是一种非晶态薄膜，由于具有高硬度和高弹性模量，低摩擦因数，耐磨损以及良好的真空摩擦学特性，很适合于作为耐磨涂层，DLC膜具有很好的抗粘结性，特别是对铜、铝，因此DLC在铜、铝加工刀具上，模具，摩擦件有着广泛的应用，该DLC设备是实现沉积DLC薄膜的一种设备，能够在低温下260度，在金属基材上快捷的沉积DLC薄膜。

DLC涂层的沉积技术有主要有化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)，CVD最常见的沉积方法是等离子体增加化学气相沉积技术(PECVD)，用PVD的方法沉积金属底层(如Cr/Ti)，然后将含碳气体如甲烷，乙炔通入真空腔室中，通过微波，射频使气体放电电离，气体电离，反应沉积生成DLC，故该类设备，一般都具有PVD的功能和气体放电裂解沉积薄膜的功能。

现今市场上的此类沉积设备种类繁多，基本可以满足人们的使用需求，但是依然存在一定的问题，具体问题有以下几点：

(1)现有的此类沉积设备在使用时一般沉积DLC的速率较慢，气体是在炉壁与转车之间放电，放电的空间非常大，从而严重的影响了沉积设备使用时的离化率和沉积速率；

(2)现有的此类沉积设备在使用时一般需要更大功率的电源，从而大大的影响了沉积设备使用成本的投入；

(3)现有的此类沉积设备在使用时一般采用了辅助阳极来提高放电的离化率，但是辅助阳极与炉体的电位相等，且安装靠近炉壁，其作用不够明显，从而给人们的使用带来了很大的困扰。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种DLC涂层沉积设备，以解决上述背景技术中提出沉积设备不便于高效快速的沉积DLC的，沉积设备使用时成本的增加，辅助阳极来放电的离化率底的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种DLC涂层沉积设备，包括炉体、管道、抽风机、炉门和送风机，所述炉体一侧的外壁上安装有炉门，且炉门的一端与炉体相铰接，并且炉门一侧的炉体内部安装有加热管，所述加热管的一端与炉体内壁相铰接，且加热管一侧的炉体内部安装有铜棒，并且铜棒的两端皆与炉体内壁固定连接，所述铜棒的外壁上设有辅助阳极，且辅助阳极一侧的炉体内部设有转架车，并且转架车的两端皆与炉体内壁固定连接，所述转架车一侧的炉体内部安装有两组靶座，且靶座的一端延伸至炉体的内部，并且靶座的内部设有驱动机构，所述驱动机构一侧的炉体外壁上固定有控制面板，且控制面板内部单片机的输出端与加热管的输入端电性连接。

优选的，所述炉体一侧的外壁上安装有两组送风箱，且送风箱远离炉体的一端接设有鼓风机，并且鼓风机的一端与送风箱固定连接，送风箱远离鼓风机的一端设有矩形腔道，且矩形腔道的一端延伸至炉体的内部。

优选的，所述靶座一侧的炉体外壁上安装有两组输送管，且输送管的一端延伸至炉体的内部，并且输送管的另一端固定有送风机。

优选的，所述炉体一侧的外壁上安装有两组抽风箱，且抽风箱靠近炉体的一端固定有管道，并且抽风箱远离管道的一端固定有抽风机。

优选的，所述炉体一侧的外壁上安装有恒温储存室，且恒温储存室靠近炉体的一端设有气管，并且气管的一端延伸至炉体的内部。

优选的，所述驱动机构的内部依次设置有靶材挡板、永磁体、气缸、推杆以及电磁线圈，所述靶座的内部设有永磁体，且永磁体一侧的炉体内部固定有气缸，并且气缸靠近永磁体的一端固定有推杆,所述永磁体一侧的靶座外壁上设有两组电磁线圈,靶座远离永磁体的一侧固定有靶材挡板。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该沉积设备不仅实现了沉积设备高效快速的沉积涂层，解决了DLC打底需要磁控溅射的问题，而且提高了含碳气体的离化率；

(1)磁控溅射主要是溅射石墨靶材，往真空腔室中通入Ar或者Ar加含碳气体，利用真空条件下的气体放电沉积DLC，电弧离子镀，石墨靶通过弧光放电蒸发出碳离子和碳颗粒，离子沉积成DLC，通过将物料由炉门放入炉体的内部，操作控制面板打开加热管对炉体内部进行加热，当需要电磁控溅射时，在靶座上安装永磁体和电磁线圈，通过用永磁体和电磁线圈来共同控制磁控溅射靶，提高溅射效率及靶材的使用率，在PECVD时，为了提高含碳气体的离化率，靶座上的电磁线圈可以提供磁场，约束放气产生的气体离子，是大部分的气体离子其运动范围在预设的空间内，增强了气体离子的碰撞几率，从而提高了含碳气体的离化率，加快了DLC的沉积速率，同时，为了避免含碳气体过度的污染到靶材，靶材的表面的磁场要弱，永磁体离表面的距离加大就可以实现，永磁体采用了气缸推动推杆从而推动永磁体的伸缩结构，永磁体可以根据工艺需要，靠近或者远离靶面，实现了沉积设备同时具备PVD和PECVD的功能，解决了DLC打底需要磁控溅射的问题，碳膜层需要PECVD的难题；

(2)通过对辅助阳极的电位高于炉体内部的炉壁阳极的电位，且靶座电源的阳极线连接辅助阳极上，且辅助阳极与炉体接地是彼此绝缘的，辅助阳极与炉体之间绝缘，并施加了一定的电压，使之电位高于炉体，一般的设备，辅助阳极与炉体是等电位，相互连通，而其他设备的靶材阳极都是直接连接在炉体上，炉体接地，且位于炉体内部的炉腔中心位置铜棒的表面，也是转架车的中心位置，在做PVD底层时，可以提高PVD穿透率，涂层更均匀，在做PECVD时，炉体与辅助阳极同时为研究，气体放电可以在转架车的中心与外圈同时发生，提高了离化率，加快了DLC沉积速度，采用线圈产生电磁场与中心辅助阳极，辅助阳极电位高于炉体相结合的方式，辅以高功率脉冲电源，实现了沉积设备高效快速的沉积涂层，提高了含碳气体的离化率，碳层的沉积速率提高；

(3)通过设备自动了一个深冷恒温储存室，温度可以自零至二十五度间自由调控，在添加时，设备保持较高真空度，恒温储存室降温到了沸点以下，可以靠压力差将液态气体通过气管吸入炉体装置中，添加完毕后将温度保持在合适的温度使气体液态保持，该装置恒温储存室有制冷和恒温两种功能，能够方便快捷的补充液态的气体，也能像腔体内提供反应气体，在同类的设备中，基本上不会用到液态物质作为气体来源，不用安装此类装置；

(4)通过配置了两种进气道输送管和矩形腔道，一种围绕在靶材挡板外侧，一种远离靶座，且是输送管和矩形腔道皆为矩形空心状的，操作控制面板打开送风机和鼓风机将外部气体吸入，由送风箱输送至矩形腔道从而释放至炉体的内部，围绕在靶材挡板外侧输送管主要用来通Ar气体的，板状进气通道，主要是用来通有污染的气体、配合挡板保护靶材表面，减少污染，操作控制面板打开抽风机，在抽风箱的支撑下由管道将炉体内部的气体输送出来，矩形空心板状矩形腔道和输送管为通气装置，现有基本上的通气管，都是钢管，矩形空心板状通气装置的好处是进气量大，且每个出气口的压力不会很高，实现了沉积设备气体稳定的流通，保证了沉积设备稳定的运行，来完成沉积设备的使用工作。

附图说明

图1为本实用新型的正视剖面结构示意图；

图2为本实用新型的驱动机构剖视放大结构示意图；

图3为本实用新型的气缸侧视剖面结构示意图；

图4为本实用新型的抽风机侧视剖面结构示意图；

图5为本实用新型的系统框架结构示意图。

图中：1、炉体；2、管道；3、抽风机；4、抽风箱；5、气管；6、恒温储存室；7、控制面板；8、转架车；9、辅助阳极；10、加热管；11、炉门；12、铜棒；13、矩形腔道；14、鼓风机；15、送风箱；16、靶座；17、驱动机构；1701、靶材挡板；1702、永磁体；1703、气缸；1704、推杆；1705、电磁线圈；18、输送管；19、送风机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供的一种实施例：一种DLC涂层沉积设备，包括炉体1、管道2、抽风机3、炉门11和送风机19，炉体1一侧的外壁上安装有炉门11，且炉门11的一端与炉体1相铰接，并且炉门11一侧的炉体1内部安装有加热管10，加热管10的型号为WMZ5-D081，控制面板7内部单片机的输出端与加热管10的输入端电性连接，加热管10的一端与炉体1内壁相铰接，且加热管10一侧的炉体1内部安装有铜棒12，并且铜棒12的两端皆与炉体1内壁固定连接，铜棒12的外壁上设有辅助阳极9，且辅助阳极9一侧的炉体1内部设有转架车8，并且转架车8的两端皆与炉体1内壁固定连接，转架车8一侧的炉体1内部安装有两组靶座16，且靶座16的一端延伸至炉体1的内部，并且靶座16的内部设有驱动机构17，驱动机构17的内部依次设置有靶材挡板1701、永磁体1702、气缸1703、推杆1704以及电磁线圈1705，靶座16的内部设有永磁体1702，且永磁体1702一侧的炉体1内部固定有气缸1703，气缸1703的型号为PY497-100/70，控制面板7内部单片机的输出端与气缸1703的输入端电性连接，并且气缸1703靠近永磁体1702的一端固定有推杆1704,永磁体1702一侧的靶座16外壁上设有两组电磁线圈1705,靶座16远离永磁体1702的一侧固定有靶材挡板1701，驱动机构17一侧的炉体1外壁上固定有控制面板7，且控制面板7内部单片机的输出端与加热管10的输入端电性连接；

使用时磁控溅射主要是溅射石墨靶材，往真空腔室中通入Ar或者Ar加含碳气体，利用真空条件下的气体放电沉积DLC，电弧离子镀，石墨靶通过弧光放电蒸发出碳离子和碳颗粒，离子沉积成DLC，通过将物料由炉门11放入炉体1的内部，操作控制面板7打开加热管10对炉体1内部进行加热，当需要电磁控溅射时，在靶座16上安装永磁体1702和电磁线圈1705，通过用永磁体1702和电磁线圈1705来共同控制磁控溅射靶，提高溅射效率及靶材的使用率，在PECVD时，为了提高含碳气体的离化率，靶座16上的电磁线圈1705可以提供磁场，约束放气产生的气体离子，是大部分的气体离子其运动范围在预设的空间内，增强了气体离子的碰撞几率，从而提高了含碳气体的离化率，加快了DLC的沉积速率，同时，为了避免含碳气体过度的污染到靶材，靶材的表面的磁场要弱，永磁体1702离表面的距离加大就可以实现，永磁体1702采用了气缸1703推动推杆1704从而推动永磁体1702的伸缩结构，永磁体1702可以根据工艺需要，靠近或者远离靶面，实现了沉积设备同时具备PVD和PECVD的功能，解决了DLC打底需要磁控溅射的问题，碳膜层需要PECVD的难题；

使用时通过对辅助阳极9的电位高于炉体1内部的炉壁阳极的电位，且靶座16电源的阳极线连接辅助阳极9上，且辅助阳极9与炉体1接地是彼此绝缘的，辅助阳极9与炉体1之间绝缘，并施加了一定的电压，使之电位高于炉体，一般的设备，辅助阳极9与炉体1是等电位，相互连通，而其他设备的靶材阳极都是直接连接在炉体1上，炉体1接地，且位于炉体1内部的炉腔中心位置铜棒12的表面，也是转架车8的中心位置，在做PVD底层时，可以提高PVD穿透率，涂层更均匀，在做PECVD时，炉体1与辅助阳极9同时为研究，气体放电可以在转架车8的中心与外圈同时发生，提高了离化率，加快了DLC沉积速度，采用线圈产生电磁场与中心辅助阳极9，辅助阳极9电位高于炉体相结合的方式，辅以高功率脉冲电源，实现了沉积设备高效快速的沉积涂层，提高了含碳气体的离化率，碳层的沉积速率提高；

炉体1一侧的外壁上安装有两组送风箱15，且送风箱15远离炉体1的一端接设有鼓风机14，鼓风机14的型号为Y9-88-11，控制面板7内部单片机的输出端与的鼓风机14输入端电性连接，并且鼓风机14的一端与送风箱15固定连接，送风箱15远离鼓风机14的一端设有矩形腔道13，且矩形腔道13的一端延伸至炉体1的内部，靶座16一侧的炉体1外壁上安装有两组输送管18，且输送管18的一端延伸至炉体1的内部，并且输送管18的另一端固定有送风机19，送风机19的型号为Y9-99-11，控制面板7内部单片机的输出端与送风机19的输入端电性连接，炉体1一侧的外壁上安装有两组抽风箱4，且抽风箱4靠近炉体1的一端固定有管道2，并且抽风箱4远离管道2的一端固定有抽风机3，抽风机3的型号为Y9-35-11，控制面板7内部单片机的输出端与抽风机3的输入端电性连接，炉体1一侧的外壁上安装有恒温储存室6，恒温储存室6的型号为602F-3500F，控制面板7内部单片机的输出端与恒温储存室6的输入端电性连接，且恒温储存室6靠近炉体1的一端设有气管5，并且气管5的一端延伸至炉体1的内部；

使用时通过配置了两种进气道输送管18和矩形腔道13，一种围绕在靶材挡板1701外侧，一种远离靶座16，且是输送管18和矩形腔道13皆为矩形空心状的，操作控制面板7打开送风机19和鼓风机14将外部气体吸入，由送风箱15输送至矩形腔道13从而释放至炉体1的内部，围绕在靶材挡板1701外侧输送管18主要用来通Ar气体的，板状进气通道，主要是用来通有污染的气体、配合挡板保护靶材表面，减少污染，操作控制面板7打开抽风机3，在抽风箱4的支撑下由管道2将炉体1内部的气体输送出来，矩形空心板状矩形腔道13和输送管18为通气装置，现有基本上的通气管道，都是钢管，矩形空心板状通气装置的好处是进气量大，且每个出气口的压力不会很高，实现了沉积设备气体稳定的流通，保证了沉积设备稳定的运行，来完成沉积设备的使用工作；

使用时通过设备自动了一个深冷恒温储存室6，温度可以自零至二十五度间自由调控，在添加时，设备保持较高真空度，恒温储存室6降温到了沸点以下，可以靠压力差将液态气体通过气管5吸入炉体1装置中，添加完毕后将温度保持在合适的温度使气体液态保持，该装置恒温储存室6有制冷和恒温两种功能，能够方便快捷的补充液态的气体，也能像腔体内提供反应气体，在同类的设备中，基本上不会用到液态物质作为气体来源，不用安装此类装置。

工作原理：使用时，外接电源，磁控溅射主要是溅射石墨靶材，往真空腔室中通入Ar或者Ar加含碳气体，利用真空条件下的气体放电沉积DLC，电弧离子镀，石墨靶通过弧光放电蒸发出碳离子和碳颗粒，离子沉积成DLC，通过将物料由炉门11放入炉体1的内部，操作控制面板7打开加热管10对炉体1内部进行加热，当需要电磁控溅射时，在靶座16上安装永磁体1702和电磁线圈1705，通过用永磁体1702和电磁线圈1705来共同控制磁控溅射靶，提高溅射效率及靶材的使用率，在PECVD时，为了提高含碳气体的离化率，靶座16上的电磁线圈1705可以提供磁场，约束放气产生的气体离子，是大部分的气体离子其运动范围在预设的空间内，增强了气体离子的碰撞几率，从而提高了含碳气体的离化率，加快了DLC的沉积速率，同时，为了避免含碳气体过度的污染到靶材，靶材的表面的磁场要弱，永磁体1702离表面的距离加大就可以实现，永磁体1702采用了气缸1703推动推杆1704从而推动永磁体1702的伸缩结构，永磁体1702可以根据工艺需要，靠近或者远离靶面，实现沉积设备同时具备PVD和PECVD的功能，解决DLC打底需要磁控溅射的问题，碳膜层需要PECVD的难题，之后通过对辅助阳极9的电位高于炉体1内部的炉壁阳极的电位，且靶座16电源的阳极线连接辅助阳极9上，且辅助阳极9与炉体1接地是彼此绝缘的，辅助阳极9与炉体1之间绝缘，并施加了一定的电压，使之电位高于炉体，一般的设备，辅助阳极9与炉体1是等电位，相互连通，而其他设备的靶材阳极都是直接连接在炉体1上，炉体1接地，且位于炉体1内部的炉腔中心位置铜棒12的表面，也是转架车8的中心位置，在做PVD底层时，可以提高PVD穿透率，涂层更均匀，在做PECVD时，炉体1与辅助阳极9同时为研究，气体放电可以在转架车8的中心与外圈同时发生，提高了离化率，加快了DLC沉积速度，采用线圈产生电磁场与中心辅助阳极9，辅助阳极9电位高于炉体相结合的方式，辅以高功率脉冲电源，实现了沉积设备高效快速的沉积涂层，提高了含碳气体的离化率，碳层的沉积速率提高，再通过设备自动了一个深冷恒温储存室6，温度可以自零至二十五度间自由调控，在添加时，设备保持较高真空度，恒温储存室6降温到了沸点以下，可以靠压力差将液态气体通过气管5吸入炉体1装置中，添加完毕后将温度保持在合适的温度使气体液态保持，该装置恒温储存室6有制冷和恒温两种功能，能够方便快捷的补充液态的气体，也能像腔体内提供反应气体，在同类的设备中，基本上不会用到液态物质作为气体来源，不用安装此类装置，配置了两种进气道输送管18和矩形腔道13，一种围绕在靶材挡板1701外侧，一种远离靶座16，且是输送管18和矩形腔道13皆为矩形空心状的，操作控制面板7打开送风机19和鼓风机14将外部气体吸入，由送风箱15输送至矩形腔道13从而释放至炉体1的内部，围绕在靶材挡板1701外侧输送管18主要用来通Ar气体的，板状进气通道，主要是用来通有污染的气体、配合挡板保护靶材表面，减少污染，操作控制面板7打开抽风机3，在抽风箱4的支撑下由管道2将炉体1内部的气体输送出来，矩形空心板状矩形腔道13和输送管18为通气装置，现有基本上的通气管，都是钢管，矩形空心板状通气装置的好处是进气量大，且每个出气口的压力不会很高，实现了沉积设备气体稳定的流通，保证了沉积设备稳定的运行，来完成沉积设备的使用工作。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种DLC涂层沉积设备，包括炉体(1)、管道(2)、抽风机(3)、炉门(11)和送风机(19)，其特征在于：所述炉体(1)一侧的外壁上安装有炉门(11)，且炉门(11)的一端与炉体(1)相铰接，并且炉门(11)一侧的炉体(1)内部安装有加热管(10)，所述加热管(10)的一端与炉体(1)内壁相铰接，且加热管(10)一侧的炉体(1)内部安装有铜棒(12)，并且铜棒(12)的两端皆与炉体(1)内壁固定连接，所述铜棒(12)的外壁上设有辅助阳极(9)，且辅助阳极(9)一侧的炉体(1)内部设有转架车(8)，并且转架车(8)的两端皆与炉体(1)内壁固定连接，所述转架车(8)一侧的炉体(1)内部安装有两组靶座(16)，且靶座(16)的一端延伸至炉体(1)的内部，并且靶座(16)的内部设有驱动机构(17)，所述驱动机构(17)一侧的炉体(1)外壁上固定有控制面板(7)，且控制面板(7)内部单片机的输出端与加热管(10)的输入端电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种DLC涂层沉积设备，其特征在于：所述炉体(1)一侧的外壁上安装有两组送风箱(15)，且送风箱(15)远离炉体(1)的一端接设有鼓风机(14)，并且鼓风机(14)的一端与送风箱(15)固定连接，送风箱(15)远离鼓风机(14)的一端设有矩形腔道(13)，且矩形腔道(13)的一端延伸至炉体(1)的内部。

3.根据权利要求1所述的一种DLC涂层沉积设备，其特征在于：所述靶座(16)一侧的炉体(1)外壁上安装有两组输送管(18)，且输送管(18)的一端延伸至炉体(1)的内部，并且输送管(18)的另一端固定有送风机(19)。

4.根据权利要求1所述的一种DLC涂层沉积设备，其特征在于：所述炉体(1)一侧的外壁上安装有两组抽风箱(4)，且抽风箱(4)靠近炉体(1)的一端固定有管道(2)，并且抽风箱(4)远离管道(2)的一端固定有抽风机(3)。

5.根据权利要求1所述的一种DLC涂层沉积设备，其特征在于：所述炉体(1)一侧的外壁上安装有恒温储存室(6)，且恒温储存室(6)靠近炉体(1)的一端设有气管(5)，并且气管(5)的一端延伸至炉体(1)的内部。

6.根据权利要求1所述的一种DLC涂层沉积设备，其特征在于：所述驱动机构(17)的内部依次设置有靶材挡板(1701)、永磁体(1702)、气缸(1703)、推杆(1704)以及电磁线圈(1705)，所述靶座(16)的内部设有永磁体(1702)，且永磁体(1702)一侧的炉体(1)内部固定有气缸(1703)，并且气缸(1703)靠近永磁体(1702)的一端固定有推杆(1704),所述永磁体(1702)一侧的靶座(16)外壁上设有两组电磁线圈(1705),靶座(16)远离永磁体(1702)的一侧固定有靶材挡板(1701)。

Images