真空镀膜机

第一章真空镀膜机工架系统设计

1.1研究目的及意义

1.1.1研究目的

随着人们生活水平的不断提高，越来越多的镀膜产品被广泛的应用，而与之相应的真空镀膜设备的制造也在镀膜技术的提升中变得愈加的重要。现在大部分的真空镀膜机仅能镀制一种膜，但是在实际工程中，有时需对同一工件或样品镀制两种不同的膜，重复定位会产生定位误差，使产品所镀的膜不均匀，这主要是由于镀膜机的工件架设计存在一定不足所造成的。本文将对于真空镀膜的工架系统设计进行研究，了解现有真空镀膜机工架系统设计的优点与不足。全面了解现状，了解真空镀膜机工架系统设计的发展与应用状况、熟知真空镀膜机工架系统设计的基本类型与特征，并在研究的基础之上提出合适观点。

1.1.2研究意义

本文是对真空镀膜机的工件架子系统进行了设计与分析，以半球型或半球壳型工件或样品为研究对象，采用三点支撑、升降换位以及样品自转的方式，使半球型或半球壳型工件或样品进行完全镀膜，确保工件或样品无漏镀现象。采用导轨装置使工件架平移至镀制第二种膜的位置，进行再次镀膜，可以实现对同一工件或样品镀制两种不同的膜，不仅避免了二次定位所产生的偏差与再次定位的繁琐，而且减少了二次定位给操作人员带来的安全方面的危险。运用solidworks 三维设计软件，对磁控溅射离子镀膜机的工件架系统的自转升降部分和平移部分进行了仿真装配与模拟运动，对装配和运动的零部件进行了动态的干涉检查，增加了设计的精确性，减少了生产成本与生产周期。

1.2真空镀膜设备的应用

真空蒸发镀膜最常用的是电阻加热法，其优点是加热源的结构简单，造价低廉，操作方便；缺点是不适用于难熔金属和耐高温的介质材料。电子束加热和激光加热则能克服电阻加热的缺点。电子束加热上利用聚焦电子束直接对被轰击材料加热，电子束的动能变成热能，使材料蒸发。激光加热是利用大功率的激光作为加热源，但由于大功率激光器的造价很高，目前只能在少数研究性实验室中使用。

溅射技术与真空蒸发技术有所不同。

“溅射”是指荷能粒子轰击固体表面（靶），使固体原子或分子从表面射出的现象。射出的粒子大多呈原子状态，常称为溅射原子。用于轰击靶的溅射粒子可以是电子，离子或中性粒子，因为离子在电场下易于加速获得所需要动能，因此大都采用离子作为轰击粒子。溅射过程建立在辉光放电的基础上，即溅射离子都来源于气体放电。不同的溅射技术所采用的辉光放电方式有所不同。直流二极溅射利用的是直流辉光放电；三极溅射是利用热阴极支持的辉光放电；射频溅射是利用射频辉光放电；磁控溅射是利用环状磁场控制下的辉光放电。

离子溅射镀膜机已经被广泛的运用于半导体集成电路、太阳能光伏、显示器、LED、触摸屏、化工及医药制造等行业中,因此,离子溅射镀膜机对我国制造行业的发展具有重要作用。本文从磁控溅射离子镀膜机的优点入手,对磁控溅射离子镀膜机工件架系统设计进行研究。

1.3国内外研究的概况

随着我国制造行业的快速发展，真空镀膜中常用的方法有真空蒸发和离子溅射。真空蒸发镀膜是在真空度不低于10-2Pa的环境中，用电阻加热或电子束和激光轰击等方法把要蒸发的材料加热到一定温度，使材料中分子或原子的热振动能量超过表面的束缚能，从而使大量分子或原子蒸发或升华，并直接沉淀在基片上形成薄膜。离子溅射镀膜是利用气体放电产生的正离子在电场的作用下的高速运动轰击作为阴极的靶，使靶材中的原子或分子逸出来而沉淀到被镀工件的表面，形成所需要的薄膜。

此外，将蒸发法与溅射法相结合，即为离子镀。这种方法的优点是得到的膜与基板间有极强的附着力，有较高的沉积速率，膜的密度高。对于现有的几种镀膜方法做出合理的了解。在原有的基础上做出创新与改进，并提出远见性话题。

真空镀膜技术是真空应用技术的重要组成部分，是一项综合的、应用范围很广的先进技术，是许多前沿学科发展的基础技术之一，同时也是当今信息时代中许多高新技术发展必不可少的手段。

真空镀膜技术及设备在当今和未来都拥有十分广阔的应用领域和发展前景，特别是在制造大规模集成电路的电学膜;数字式纵向与横向均可磁化的数据纪录储存膜:在能充分展示和应用各种光学特性的光学膜;在计算机显示用的感光膜:在TFT，PDP平面显示器上的导电膜和增透膜:在建筑、汽车行业上应用的玻璃镀膜和装饰膜;在包装领域用防护膜、阻隔膜;在装饰材料上具有各种功能装饰效果的功能膜，在工、模具上应用的耐磨超硬膜:在纳米材料研究方面的各种功能性薄膜等等都是真空镀膜技术及设备在!“泛应用的基础上得到的不断发展的领域。

从中国的真空镀膜技术及设备的发展历史来看，是从20世纪60年代开始的，从无到有，从模仿设计、自行研制到技术引进，并在技术引进的基础上促进了自行研制和发展，特别是在20世纪80 90年代我国的真空镀膜技术及设备都取得了长足的发展，在一些薄膜的应用领域里甚至得到了跨越式的进展。

但随着中国进入WTO和世界经济全球化进程的加快，我国的真空镀膜技术及设备已经面临和正在面临着国外拥有先进的真空镀膜技术和设备的跨国公司的强有力的竞争和挑战，这种竞争和挑战迫使我们要同世界贸易组织的其它成员国--样,在同等条件下参与整个世界市场的竞争。但机遇也伴随竞争和挑战降临，主要的机遇在于中国入世后将逐步成为世界各经济国的加工基地，同时设备制造的国际性。

优质配件的采购也将更容易，采购成本也会降低，国产设备的品质会得到大幅度的提高。从目前真空镀膜设备的市场发展现状来看，国外许多实力雄厚的真空镀膜设备生产商已在中国成立了许多合资或独资的加工企业，井将一些新的真空镀膜工艺技术和产品移植到这些企业中来。因此我国真空镀膜设备在今后三到五年内的主要市场除了国内的企业外，外商投资企业也是设备需求新的增长点。真空镀膜工艺技术的不断发展，也推动了真空镀膜设备的不断更新，真可谓是一代工艺、一代设备，而各类新的真空镀膜设备的出现，又为先进、复杂的工艺应

用于工业化生产提供了可靠的保证。

以下将从真空镀膜设备的几个主要应用领城，简述国内外真空镀膜应用技术及设备的基本现状及主要差距。

在光学应用领域。真空镀膜技术在光学领域的应用近年来是发展得非常快的。在各种光学零件的光学镀膜方面，主要是利用传统的电阻蒸发、电子束蒸发、低压等离子辅助镀膜、磁控溅射的方法来制备各种具有光学特性的镜片和棱镜，在有机或无机材料上镀宽带增透膜、红外膜、激光膜、冷光反射膜、热保护滤光片、宽带干涉光片、硬质增透膜等光学薄膜。

平面玻璃镀膜也是大面积光学镀膜应用的一种，它主要是利用高速磁控溅射技术在大面积的玻璃表面镀制膜层厚度均匀，并且具有各种光学特性的薄膜，如高透明度、色泽中性、低辐射率(Low-E)薄膜;低辐射率与太阳能控制(Low-Esun or sunbelt Low-E)的组合特性薄膜;具有各种透光特性和反射不同色彩的阳光保护膜(solar control); 用于汽车玻璃的透明、导电、防热辐射膜;用于TFT、PDP平板显示技术的透明导电膜和防护膜:用于光通讯方面的DWDM特性膜，用于背投电视的反射成像膜层等。

完成以上各种光学薄膜制备的设备是多种多样的，主要是箱式真空镀膜机、隧道式连续磁控溅射台等。目前国内外这类设备的主要生产厂家有:

2.国内主要厂家

与国外厂家同类设备相比，我国生产的设备主要的差距在于: