CN214655217U

CN214655217U - 一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置

Info

Publication number: CN214655217U
Application number: CN202120002801.7U
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Beijing Powertech Co Ltd
Current assignee: Beijing Powertech Co Ltd
Priority date: 2021-01-04
Filing date: 2021-01-04
Publication date: 2021-11-09
Anticipated expiration: 2031-01-04

Abstract

本实用新型属于磁控溅射镀膜机设备技术领域，尤其涉及一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，包括镀膜机主体以及方法兰筒、转架系统，所述方法兰筒设于所述镀膜机主体上，所述镀膜机主体内设有若干溅射靶，所述方法兰筒包括移动机构，所述溅射靶与所述移动机构相连接，所述转架系统设于镀膜机主体内腔底座中心位置，所述转架系统上面放置工件；本实用新型涉及镀膜设备技术领域，根据工件外型尺寸设定工件与溅射靶的间隔距离，通过移动机构对溅射靶进行垂直方向的前后位置移动，同时根据转架系统上放置工件的运行轨迹自动调节溅射靶与工件的距离，保持工件四周各个面与溅射靶的间隔距离相同来提高工件膜厚的均匀性，结构简单，操作方便。

Description

一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置

技术领域

本实用新型涉及镀膜设备技术领域，特别涉及一种磁控溅射靶碎工件仿行移动装置。

背景技术

真空镀膜是真空应用领域的一个重要方面，它是以真空为基础，利用物理或化学方法，并吸收电子束、分子束、离子束、等离子束、射频和磁控等一系列新技术，为科学研究和实际生产提供薄膜制备的一种新工艺。简单地说，在真空中把金属、合金或化合物进行蒸发或溅射，使其在被涂覆的物体(称基板、基片或基体)上凝固并沉积的方法。

磁控溅射生成的薄膜厚度的均匀性是成膜性质的一项重要指标，简单地说磁控溅射就是在正交的电磁场中，闭合的磁场束缚电子围绕靶面做螺线运动，在运动过程中不断撞击工作气体氩气电离出大量的氩离子，氩离子在电场作用下加速轰击靶材，溅射出呈中性的靶原子(或分子)沉积在基片上成膜。所以要实现均匀的镀膜，就需要均匀的溅射出靶原子(或分子)，这就要求轰击靶面的氩离子是均匀的轰击。由于氩离子在电场作用下加速轰击靶材，所以均匀轰击很大程度上依赖电场的均匀。而氩离子来源于被闭合的磁场束缚的电子在运动中不断撞击工作气体氩气，要求磁场均匀和工作气体氩气均匀。但是实际的磁控溅射装置中，这些因素都是不均匀的。磁场大的位置膜厚，反之膜薄，靶的长度方向的磁场分量也会对镀膜厚度均匀性产生影响；气压大的位置膜厚，反之膜薄。由于磁场不可能绝对理想，就存在不均匀，可以配合调整靶基距和工作气体压强的方法在一定程度上使膜层均匀。

为设法解决磁控溅射应用于膜层沉积所存在的膜层厚度不均匀的问题，现有磁控溅射技术中，对产品如正方体或长方体(两面或四面)膜厚要求相对均匀，现无法达到实际要求，通过调整电源功率、靶磁场强度和工作压强等设定条件，相同条件下产品膜层厚度都会相应的增加或减少，无法满足局部位置调整膜层厚度的需求；例如特殊要求的线路板(玻璃)四周或两面的导电膜层沉积，因为膜层厚度对线路板导电性、能耗有严格的要求，也是判断产品品质质量的重要标准。现有的条件的改变膜层均匀性改善效果甚微，通过将溅射靶改为可调节移动的，随着转架工件到溅射靶面距离设定一致的，镀膜过程中始终保持调节溅射靶与工件的间隔距离，同样考虑产品量产性和运行稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，以改善现有磁控溅射技术中膜层厚度均匀性的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供的一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置如下：

一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，包括镀膜机主体、方法兰筒、移动机构和转架系统，其特征在于，所述镀膜机主体上盖、下盖上分别布置位置对应的若干所述方法兰筒，所述镀膜机主体内设有若干溅射靶，所述溅射靶与所述移动机构相连接；所述转架系统设于镀膜机主体内腔下盖的中心位置，所述转架系统上面放置工件；

进一步地，所述方法兰筒两端设有若干个法兰口并配装有槽盲板，所述方法兰筒两侧设有检测固定座；

进一步地，所述移动机构，包括伺服电机、滚珠丝杠、导向柱、固定块；

进一步地，所述伺服电机的固定座沿横置方向安设于所述方法兰筒一端的上法兰口上，所述滚珠丝杠的第一端嵌装在伺服电机驱动端上，所述滚珠丝杠的第二端与所述方法兰筒另一端上的法兰口活动连接；所述导向柱设于所述滚珠丝杠下端，并与滚珠丝杠方向垂直布置；所述固定块通过钢保深沟球轴承将所述滚珠丝杠与所述导向柱相连接，所述固定块上端设有检测片，所述固定块下端设有第一固定座。

进一步地，所述溅射靶为平面磁控溅射靶，所述溅射靶上下两端各设有第二固定座。

进一步地，所述转架系统安设于所述镀膜机主体下盖中心位置，包括传动轴、第三固定座、驱动电机、工件夹具、工件。

进一步地，所述伺服电机与所述滚珠丝杠之间安设梅花联轴器，所述梅花联轴器用于连接所述伺服电机驱动端与所述滚珠丝杠。

进一步地，所述有槽盲板设有密封槽，所述密封槽内放置有O型圈用于密封防护。

优选地，所述O型圈材质为氟类。

进一步地，所述固定块与所述第一固定座之间设有绝缘垫；所述第一固定座设有第一固定孔，所述第一固定孔用于连接所述第一固定座与所述溅射靶。

进一步地，所述第二固定座设有第二固定孔，所述第二固定孔用于连接所述第二固定座与所述固定块。

进一步地，所述检测固定座上设有光电开关传感器，所述光电开关传感器用于感知所述固定块所在位置。

进一步地，所述驱动电机与所述传动轴通过同步带连接；所述传动轴与所述镀膜机主体下盖外壁中心位置相固定连接，所述第三固定座与镀膜机主体安设的传动轴上端相连接，所述第三固定座用于放置工件夹具和工件，所述传动轴下端设有检知盘，所述检知盘设有检知柱与红外检测装置。

进一步地，所述转架系统驱动电机为变频电机。

进一步地，所述工件为所需镀膜加工的产品，形状为长方体、正方体，材质为金属、陶瓷、玻璃。

采用以上技术方案后：分析可知，本实用新型通过将磁控溅射靶改为可随工件仿行移动的模式，大大提高工件膜层厚度均匀性，提高产能，同时具有工艺简单、生产成本低、运行稳定的优点。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，将每炉所生产的工件膜厚误差控制在3以内％。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置结构示意图；

图2示出了方法兰筒移动机构示意图；

图3示出了转架系统结构示意图；

图4示出了溅射靶与移动机构连接示意图；

图中，1、镀膜机主体；2、方法兰筒；3、移动机构；4、转架系统；5、溅射靶；6、伺服电机；7、滚珠丝杠；8、导向柱；9、固定块；10、第一固定座；11、第二固定座； 12、传动轴；13、第三固定座；14、驱动电机；15、工件夹具；16、工件；17、梅花联轴器；18、轴承；19、有槽盲板；20、O型圈；21、绝缘垫；22、光电开关传感器；23、同步带；24、钢保深沟球轴承；25、检知盘；26、检知柱；27、红外检测装置

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、完整的描述，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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“远”、“近”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

下面结合附图进一步说明本实用新型的优选实施方式。

图1～图4分别示出了本实用新型的磁控溅射靶随工件仿行移动装置实施例的结构，如图所示，一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，包括镀膜机主体1、方法兰筒2、移动机构3和转架系统4，其特征在于，所述镀膜机主体1上盖、下盖上分别布置位置对应的若干所述方法兰筒2，所述镀膜机主体1内设有若干溅射靶5，所述溅射靶5与所述移动机构3相连接；所述转架系统4设于镀膜机主体1内腔下盖的中心位置，所述转架系统4上面放置工件16；

进一步地，所述方法兰筒2两端设有若干个法兰口并配装有槽盲板19，所述方法兰筒2两侧设有检测固定座。

进一步地，所述移动机构3，包括伺服电机6、滚珠丝杠7、导向柱8、固定块9。

进一步地，所述伺服电机6的固定座沿横置方向安设于所述方法兰筒2一端的上法兰口上，所述滚珠丝杠7的第一端嵌装在伺服电机6驱动端上，所述滚珠丝杠7的第二端与所述方法兰筒2另一端上的法兰口活动连接；所述导向柱8设于所述滚珠丝杠7下端，并与滚珠丝杠7方向垂直布置；所述固定9块通过钢保深沟球轴承24将所述滚珠丝杠7与所述导向柱8相连接，所述固定块9上端设有检测片，所述固定块9下端设有第一固定座10。

进一步地，所述溅射靶5为平面磁控溅射靶，所述溅射靶5上下两端各设有第二固定座11。

进一步地，所述转架系统4安设于所述镀膜机主体1下盖中心位置，包括传动轴12、第三固定座13、驱动电机14、工件夹具15、工件16。

进一步地，所述伺服电机6与所述滚珠丝杠7之间安设梅花联轴器17，所述梅花联轴器17用于连接所述伺服电机6驱动端与所述滚珠丝杠7。

进一步地，所述有槽盲板19设有密封槽，所述密封槽内放置有O型圈20用于密封防护。

优选地，所述O型圈20材质为氟类。

进一步地，所述固定块9与所述第一固定座10之间设有绝缘垫21；所述第一固定座10设有第一固定孔，所述第一固定孔用于连接所述第一固定座10与所述溅射靶5。

进一步地，所述第二固定座11设有第二固定孔，所述第二固定孔用于连接所述第二固定座11与所述固定块9。

进一步地，所述检测固定座上设有光电开关传感器22，所述光电开关传感器22用于感知所述固定块9所在位置。

进一步地，所述驱动电机14与所述传动轴12通过同步带23连接；所述传动轴12 与所述镀膜机主体1下盖外壁中心位置相固定连接，所述第三固定座13与镀膜机主体 1安设的传动轴12上端相连接，所述第三固定座13用于放置工件夹具15和工件16，所述传动轴12下端设有检知盘25，所述检知盘设有检知柱26与红外检测装置27。

进一步地，所述转架系统驱动电机14为变频电机。

进一步地，所述工件16为所需镀膜加工的产品，通常形状为长方体，材质通常为金属、陶瓷、玻璃等类型。

工作过程：首先进行工件16进行前处理超声波清洗目的清除工件表面污迹，保证工件表面清洁，清洗完毕后将工件16放入工件夹具16并固定；这是要对镀膜室主体1 进行内部清洁，吸尘及点检溅射靶、转架系统绝缘保证可以正常工作；再将工件夹具15 放入转架第一第三固定座上，镀膜工艺设定转架工件夹具尺寸参数：工件夹具长度250mm、工件夹具宽度170mm、设定溅射靶到工件的距离为80mm，设定完毕后保存，启动转架观察转架夹具运行正常后关闭真空室门开始抽真空，转架转速设定3圈/分，抽气过程加热 60-80℃，本底真空抽到3.5X10^-3帕。

真空度达到设定值后，开始执行氩离子辉光清洗工艺，由于本实用新型不涵盖具体镀膜工艺参数，不做具体工艺参数数据的描述，直接到执行镀膜工艺具体描述溅射靶随工件仿行移动的叙述，镀膜开始启动溅射电源(电源开启不设输出参数)同时溅射靶随工件仿行移动装置启动与转架闭环控制系统位置匹配对应，根据已设定的工件夹具长度250mm、工件夹具宽度170mm、设定溅射靶到工件的距离为80mm数据，长度距离对应匹配远距离溅射靶位，宽度距离对应近距离溅射靶位；工艺设定20秒响应，时间到电源输出功率溅射靶开始辉光，溅射靶靶面跟随工件夹具位置变化相应调整靶与工件的距离保持80mm间隔距离往返运动。所述转架系统工件夹具每公转一周，溅射靶仿行移动装置会随工件夹具往返移动二次或由远至近或由近至远。

更具体而言，在实施例中，真空镀膜过程可做单一材质靶材沉积，同样也可以沉积多层复合金属膜层，根据实际工艺需求设定，具体工艺条件设定不做具体参数设定，根据实际需要做参数调整即可。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，包括镀膜机主体、方法兰筒、移动机构和转架系统，其特征在于，所述镀膜机主体上盖、下盖上分别布置位置对应的若干所述方法兰筒，所述镀膜机主体内设有若干溅射靶，所述溅射靶与所述移动机构相连接；所述转架系统设于镀膜机主体内腔下盖的中心位置，所述转架系统上面放置工件；

所述方法兰筒两端设有若干个法兰口并配装有槽盲板，所述方法兰筒两侧设有检测固定座；

所述移动机构，包括伺服电机、滚珠丝杠、导向柱、固定块；

所述伺服电机的固定座沿横置方向安设于所述方法兰筒一端的上法兰口上，所述滚珠丝杠的第一端嵌装在伺服电机驱动端上，所述滚珠丝杠的第二端与所述方法兰筒另一端上的法兰口活动连接；所述导向柱设于所述滚珠丝杠下端，并与滚珠丝杠方向垂直布置；所述固定块通过钢保深沟球轴承将所述滚珠丝杠与所述导向柱相连接，所述固定块上端设有检测片，所述固定块下端设有第一固定座；

所述溅射靶为平面磁控溅射靶，所述溅射靶上下两端各设有第二固定座；

所述转架系统安设于所述镀膜机主体下盖中心位置，包括传动轴、第三固定座、驱动电机、工件夹具、工件。

2.根据权利要求1所述的一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，其特征在于，所述伺服电机与所述滚珠丝杠之间安设梅花联轴器，所述梅花联轴器用于连接所述伺服电机驱动端与所述滚珠丝杠。

3.根据权利要求1所述的一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，其特征在于，所述有槽盲板设有密封槽，所述密封槽内放置有O型圈用于密封防护。

4.根据权利要求1所述的一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，其特征在于，所述固定块与所述第一固定座之间设有绝缘垫；所述第一固定座设有第一固定孔，所述第一固定孔用于连接所述第一固定座与所述溅射靶。

5.根据权利要求1所述的一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，其特征在于，所述第二固定座设有第二固定孔，所述第二固定孔用于连接所述第二固定座与所述固定块。

6.根据权利要求1所述的一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，其特征在于，所述检测固定座上设有光电开关传感器，所述光电开关传感器用于感知所述固定块所在位置。

7.根据权利要求1所述的一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，其特征在于，所述驱动电机与所述传动轴通过同步带连接；所述传动轴与所述镀膜机主体下盖外壁中心位置相固定连接，所述第三固定座与镀膜机主体安设的传动轴上端相连接，所述第三固定座用于放置工件夹具和工件，所述传动轴下端设有检知盘，所述检知盘设有检知柱与红外检测装置。

8.根据权利要求1所述的一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，其特征在于，所述转架系统驱动电机为变频电机。

9.根据权利要求8所述的一种磁控溅射靶随工件仿行移动装置，其特征在于，所述工件为所需镀膜加工的产品，形状为长方体。