CN216550669U - 一种用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，包括源底座，源底座上设置有源阳极管和靶材装置，真空腔室上具有连接装置，连接装置和源阳极管之间进行可拆卸式密封装配连接，靶材安装在靶材装置上，源阳极管上设置有用于敲击靶材的敲击装置，还包括对靶材上离化面的平整度进行修整的修面机构。本实用新型提供的上述技术方案，通过设置的修面机构，使得靶材离化面一直保持平整状态，提高了镀膜的均匀性，使镀膜工艺更稳定，并可大量镀膜，提高产量。

Description

一种用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置

技术领域

本实用新型涉及离子真空镀膜生产领域，具体涉及一种用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置。

背景技术

离子真空镀膜是一种新型表面处理技术，其工作特点是由特殊电子“激发碰撞”靶材表面，将靶材表面离化产生离子，以特定方式经离子镀膜源装置“引导”进入腔室并以特殊方式沉积在工件表面与工件表面结合形成膜层称之为离子真空镀膜。较之普通真空镀膜，离子真空镀膜的镀层附着性能更好，离子镀的粒子更能深入穿透工件表面，形成注入工件很深的扩散层，使膜层与工件表面的结合力更强、更致密，更加持久耐磨，沉积的速率更快，使用的适应范围更广泛。

离子镀膜源是离子真空镀膜设备的重要组成部件，源底座是离子镀膜源不可缺少的一部分，用于支撑夹装靶材，目前离子真空镀膜设备上的源底座都是采用固定式，亦即靶材装置是整体固定在源底座内，因此能够允许的镀膜靶材长度只有30MM，使得连续镀膜时间为8小时。并且靶材表面因离化敲击的作用，会使靶材表面产生凹陷不平，影响离子真空镀膜的膜层均匀性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，其方案如下：

一种用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，其特征在于，包括源底座，源底座上设置有源阳极管和靶材装置，真空腔室上具有连接装置，连接装置和源阳极管之间进行可拆卸式密封装配连接，靶材安装在靶材装置上，源阳极管上设置有用于敲击靶材的敲击装置，还包括对靶材上离化面的平整度进行修整的修面机构。

具体的方案为：所述的修面机构包括对靶材的离化面进行切削的修面刀具，修面刀具与调节其进行移动的调刀单元相连接，调刀单元用于调整修面刀具在A1、A2状态之间进行切换，A1状态为：修面刀具对靶材的离化面进行修整；A2状态为：修面刀具对靶材的正常镀膜进行避让。

修面刀具的身长方向与源阳极管的中心线相垂直布置，调刀单元用于调整修面刀具沿其身长方向移动实现在A1、A2状态之间的切换。

源阳极管上设置有装配孔，修面刀具滑动装配在装配孔内，修面刀具延伸至源阳极管外侧的端部与调刀单元相连接。

调刀单元采用丝杆螺母调节的方式调节修面刀具沿其身长方向进行移动。

调刀单元包括调节杆，调节杆的一端设置用于固定修面刀具的夹持件，调节杆沿其身长方向活动安装在刀具安装座上，刀具安装座上设置有固定安装的调节螺母，调节杆上设置有螺纹调节段，螺纹调节段与调节螺母组成丝杆螺母调节机构，调节杆的另一端设置用于调整调节螺杆进行移动的调刀组件。

所述的调刀组件包括刀具安装座上转动安装的传动齿轮，传动齿轮和调节杆同步转动且两者沿调节杆的长度方向活动装配，刀具安装座上还设置修整调节电机，传动齿轮和修整调节电机输出轴上设置的驱动齿轮传动连接。

源底座安装在升降装置上，升降装置调整源底座进行升降。

真空腔室通过支撑架安装在底部安装座上，升降装置沿水平方向滑动安装在底部安装座上，移动升降装置调整升降装置和真空腔室之间的水平间距。

底部安装座上设置有滑轨，滑轨上设置有滑动块，升降装置包括滑动块上设置的升降气缸，升降气缸的活塞杆与源底座底部设置的支撑杆件相连接。

本实用新型提供的上述技术方案，通过设置的修面机构，使得靶材离化面一直保持平整状态，提高了镀膜的均匀性，使镀膜工艺更稳定，并可大量镀膜，提高产量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为源底座、升降装置的结构示意图；

图3为调节装置的结构示意图；

图4为靶材装置的结构示意图；

图5为修面机构的结构示意图；

图6为图1中源底座上升至高位时的结构示意图；

图7为图6中靶材上升至与敲击装置相对应布置的结构示意图；

图8为图7中修面机构调整至第一状态时的结构示意图；

图9为图8中源底座、靶材均下降至低位、调面装置调整至第二状态，且源底座远离真空腔室布置的结构示意图；

各附图标记和零部件的对应关系如下：

11-真空腔室、12-支撑架、13-连接装置、131-第一法兰、14-底部安装座、15-滑轨、16-升降气缸、17-支撑杆、21-靶材、22-支撑杆、23-升降支座、231-轴承组件、24-螺母件、25-螺纹杆、261-A1带轮、262-A2带轮、263-A传动带、27-升降调节电机、281- B1带轮、282-B2带轮、283-B传动带、29-转动调节电机、30-修面机构、31-修面刀具、32-调节杆、33-传动齿轮、34-驱动齿轮、35-修面调节电机、36-调节螺母、37-刀具安装座、38-安装支架、39-外罩、41-上安装部、42-下安装部、43-铝座、44-导向杆、45-传感器、51-控制装置、52-敲击装置、60-源阳极管、61-第二法兰、62-电源开关。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本实用新型的一种或几种具体的实施方式，并不对本实用新型具体请求的保护范围进行严格限定。

本实用新型提供用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，主要解决下述两个技术问题，其一为：解决现有镀膜源装置只能适应长度较短的靶材21进行镀膜，连续镀膜时间短的问题；其二为：解决现有镀膜源装置中靶材21的离化面出现不平整的现象，导致镀膜不均匀的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下方案进行实施，如图1～9所示。一种用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，包括源底座，源底座上设置有源阳极管60和靶材装置，真空腔室11上具有连接装置13，连接装置13和源阳极管60之间进行可拆卸式密封装配连接，靶材21安装在靶材装置上，源阳极管60上设置有用于敲击靶材21的敲击装置52，还包括调节装置，调节装置用于调整靶材21沿源阳极管60的中心线方向进行移动。具体的连接装置13为管道构成，连接装置13上设置第一法兰131、源阳极管60上设置第二法兰61，通过第一、二法兰进行可拆卸式密封装配连接。

具体的方案为，所述的靶材装置包括沿源阳极管60的中心线布置的支撑杆22，靶材21安装在支撑杆22上，所述的调节机构用于调节支撑杆22沿其身长方向进行移动。靶材装置还包括升降支座23，支撑杆22安装在升降支座23上，调节装置与升降支座23相连接。支撑杆22的中部转动安装在升降支座23上，支撑杆22的下端与调节其进行转动的转动调节机构相连接。调节装置采用丝杆螺母调节的方式调整升降支座23进行升降。

详细操作为，如图2、3、4所示，升降支座23的中部设置有用于安装支撑杆22的轴承组件231，升降支座23的边部与源底座上设置的导向杆44构成滑动导向配合，升降支座23上设置有螺母件24，调节装置包括螺纹杆25，螺纹杆25转动安装在源底座上且平行于支撑杆22布置，螺纹杆25和螺母件24组成丝杆螺母调节机构，螺纹杆25通过传动组件与升降调节电机27相连接。源底座包括上安装部41和下安装部42，上、下安装部41、42通过导向杆44进行连接，升降支座23位于上、下安装部41、42之间。螺纹杆25的下端设置有A1带轮261，升降调节电机27安装在下安装部42上，升降调节电机27输出轴上设置有A2带轮262，A1、A2带轮261、262通过A传动带263传动连接。转动调节机构包括支撑杆22下端设置的B1带轮281和下安装部42上安装的转动调节电机29，B1带轮281转动安装在下安装部42上，支撑杆22和B1带轮281同步转动且两者沿支撑杆22的身长方向滑动配合，转动调节电机29的输出轴上设置有B2带轮282，B1、B2带轮281、282通过B传动带283传动连接。升降支座23移动路径的旁侧设置有对其状态进行检测的传感器45，传感器45安装在源底座上设置的传感器支架上。上安装部41上设置有铝座43，铝座43中部设置有用于容置靶材21的通孔，源阳极管60的下端与铝座43固定连接。上安装部41、下安装部42、升降座均为不同尺寸的法兰构成，连接装置13和源阳极管60之间通过法兰组件进行可拆卸式密封装配连接，源阳极管60的下端通过法兰安装在铝座43上。

本实用新型还设置了控制装置51，具体可为PC端构成，控制装置51接收传感器45的采集的信号对调节装置的运行状态进行自动化调整。

上述技术方案中，可以使用长度加长后的靶材21，可延长靶材21供给镀膜的时间11倍左右，减少了靶材21更换频率，节省时间。并且通过调节装置的自动化调整，使靶材21的离化面一直处于有利有效的工作位置，保证靶材21离化的均匀。

为解决第二个问题，本实用新型采用如图5所示的技术方案进行实施，一种用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，包括源底座，源底座上设置有源阳极管60和靶材装置，真空腔室11上具有连接装置13，连接装置13和源阳极管60之间进行可拆卸式密封装配连接，靶材21安装在靶材装置上，源阳极管60上设置有用于敲击靶材21的敲击装置52，还包括对靶材21上离化面的平整度进行修整的修面机构30。

具体的操作为，所述的修面机构30包括对靶材21的离化面进行切削的修面刀具31，修面刀具31与调节其进行移动的调刀单元相连接，调刀单元用于调整修面刀具31在A1、A2状态之间进行切换，A1状态为：修面刀具31对靶材21的离化面进行修整；A2状态为：修面刀具31对靶材21的正常镀膜进行避让。修面刀具31的身长方向与源阳极管60的中心线相垂直布置，调刀单元用于调整修面刀具31沿其身长方向移动实现在A1、A2状态之间的切换。源阳极管60上设置有装配孔，修面刀具31滑动装配在装配孔内，修面刀具31延伸至源阳极管60外侧的端部与调刀单元相连接。调刀单元采用丝杆螺母调节的方式调节修面刀具31沿其身长方向进行移动。调刀单元包括调节杆32，调节杆32的一端设置用于固定修面刀具31的夹持件，调节杆32沿其身长方向活动安装在刀具安装座37上，刀具安装座37上设置有固定安装的调节螺母36，调节杆32上设置有螺纹调节段，螺纹调节段与调节螺母36组成丝杆螺母调节机构，调节杆32的另一端设置用于调整调节螺杆进行移动的调刀组件。

详细的操作为，所述的调刀组件包括刀具安装座37上转动安装的传动齿轮33，（刀具安装座37通过安装支架38安装在源底座上），传动齿轮33和调节杆32同步转动且两者沿调节杆32的长度方向活动装配，刀具安装座37上还设置修整调节电机，传动齿轮33和修整调节电机输出轴上设置的驱动齿轮34传动连接。源底座安装在升降装置上，升降装置调整源底座进行升降。真空腔室11通过支撑架12安装在底部安装座14上，升降装置沿水平方向滑动安装在底部安装座14上，移动升降装置调整升降装置和真空腔室11之间的水平间距。底部安装座14上设置有滑轨15，滑轨15上设置有滑动块，升降装置包括滑动块上设置的升降气缸16，升降气缸16的活塞杆与源底座底部设置的支撑杆件17相连接。刀具安装座37上还设置有外罩39，通过外罩39对齿轮件进行防护。

上述方案通过设置的修面机构，使得靶材21离化面一直保持平整状态，提高了镀膜的均匀性，使镀膜工艺更稳定，并可大量镀膜，提高产量。源底座安装在升降装置上，由PC端一键操作校准，使源底座迅速升、降到位，节省了人工标准调节的时间，便于更科学化的管理。滑轨15的设置，方便源底座退离到合适位置，方便源底座的保养操作。

采用上述技术方案进行实施时，启动电源开关62给离子真空镀膜设备通电，使设备处于工作待机状态，PC端给源底座下达上升指令，升降气缸16受令使活塞杆身长，带动整体源底座上升使第一、二法兰密切贴合，使离子真空镀膜设备内部空间形成一个密闭的真空镀膜空间，设备由图1状态转变至图6状态；同时在转动调节电机29的带动下，支撑杆22上的靶材21被带动旋转，同时在升降调节电机27的调节下下，靶材21上升与敲击装置52相接处，设备由图6状态转变至图7状态，敲击装置52与靶材21的表面（离化面）碰撞电离产生镀膜需要的离子。在一定的时候碰撞电离后，靶材21的表面为因此产生一定的不平整面，这时PC端给修面机构30的修面调节电机35下工作指令，使得调节杆32推动修面刀具31向源阳极管60中心移动，设备由图7状态转变至图8状态，从而对靶材21的离合面进行修整，使靶材21的离合面一直处于平整状态，提高镀膜膜层的均匀性，使得膜层均匀性更好更致密，镀膜的膜层质量更优。当镀膜结束后，PC端下达各项结束任务指令，所有工作装置复位到初始状态，设备由图8状态转变至图9状态，便于维护操作，如此整个镀膜操作过程完成。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实用新型中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，其特征在于，包括源底座，源底座上设置有源阳极管和靶材装置，真空腔室上具有连接装置，连接装置和源阳极管之间进行可拆卸式密封装配连接，靶材安装在靶材装置上，源阳极管上设置有用于敲击靶材的敲击装置，还包括对靶材上离化面的平整度进行修整的修面机构。

2.根据权利要求1所述的用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，其特征在于，所述的修面机构包括对靶材的离化面进行切削的修面刀具，修面刀具与调节其进行移动的调刀单元相连接，调刀单元用于调整修面刀具在A1、A2状态之间进行切换，A1状态为：修面刀具对靶材的离化面进行修整；A2状态为：修面刀具对靶材的正常镀膜进行避让。

3.根据权利要求2所述的用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，其特征在于，修面刀具的身长方向与源阳极管的中心线相垂直布置，调刀单元用于调整修面刀具沿其身长方向移动实现在A1、A2状态之间的切换。

4.根据权利要求3所述的用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，其特征在于，源阳极管上设置有装配孔，修面刀具滑动装配在装配孔内，修面刀具延伸至源阳极管外侧的端部与调刀单元相连接。

5.根据权利要求4所述的用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，其特征在于，调刀单元采用丝杆螺母调节的方式调节修面刀具沿其身长方向进行移动。

6.根据权利要求5所述的用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，其特征在于，调刀单元包括调节杆，调节杆的一端设置用于固定修面刀具的夹持件，调节杆沿其身长方向活动安装在刀具安装座上，刀具安装座上设置有固定安装的调节螺母，调节杆上设置有螺纹调节段，螺纹调节段与调节螺母组成丝杆螺母调节机构，调节杆的另一端设置用于调整调节螺杆进行移动的调刀组件。

7.根据权利要求6所述的用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，其特征在于，所述的调刀组件包括刀具安装座上转动安装的传动齿轮，传动齿轮和调节杆同步转动且两者沿调节杆的长度方向活动装配，刀具安装座上还设置修整调节电机，传动齿轮和修整调节电机输出轴上设置的驱动齿轮传动连接。

8.根据权利要求1所述的用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，其特征在于，源底座安装在升降装置上，升降装置调整源底座进行升降。

9.根据权利要求8所述的用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，其特征在于，真空腔室通过支撑架安装在底部安装座上，升降装置沿水平方向滑动安装在底部安装座上，移动升降装置调整升降装置和真空腔室之间的水平间距。

10.根据权利要求9所述的用于提高离子真空镀膜均匀性的离子镀膜源装置，其特征在于，底部安装座上设置有滑轨，滑轨上设置有滑动块，升降装置包括滑动块上设置的升降气缸，升降气缸的活塞杆与源底座底部设置的支撑杆件相连接。

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