专利名称：一种磁控溅射镀膜装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及材料制备领域，特别涉及一种制备纳米多层膜的装置。
背景技术：
目前，真空磁控溅射技术在各个领域有着广泛的应用，ー种应用是利用真空磁控溅射技术将类金刚石膜(DLC)镀覆在基材表面，如医疗用手术器材、人体植入类医学材料及工程刀具等等的基材表面，来显著提高基材的硬度及耐磨性。但是由于类金刚石膜具有较大的应力，与大多数合金基材的结合力都不高，在较高的载荷或载荷冲击作用下容易出现类金刚石膜破裂或剥落，尤其对于人体植入类产品，类金刚石膜的剥落会产生碎屑，会加剧植入类产品的磨损，降低产品的使用寿命。为了解决上述的问题，提出了ー种纳米多层薄膜，可以提高基材的耐磨性，増加与基材的结合力，同时有助于提高润滑性，如提出的碳/碳化钛的纳米多层膜，将碳/碳化钛的纳米多层膜镀覆在植入人体类的金属关节头和白杯的表面上，使关节头和白杯具有优异的耐磨性及良好的生物相容性，也具有好的润滑效果，大幅度提高人工关节在人体中的寿命。 然而，利用目前的磁控溅射镀膜装置进行多层膜的加工时，对电源エ艺上有极高的要求，而受限于目前エ业体系，很难在エ业化规模下实现精确的控制，很难实现多层膜的エ业化生产。
实用新型内容本实用新型的目的g在至少解决上述技术缺陷之一，本实用新型提出了一种磁控溅射镀膜装置至少包括真空镀膜室、溅射靶、真空镀膜室底座上的转架台和转架台上的エ件架，以及驱动转架台绕转架台的中心轴转动的第一转动系统；所述溅射靶设置在转架台周围并与转架台垂直，所述溅射靶包括两个第一溅射靶及ー个第二溅射靶，所述溅射靶位于与转架台同心的圆周上，两个所述第一溅射靶之间的圆弧基本为180-240度，所述第二溅射靶等分所述圆弧；所述转架台上固定设置有穿过转架台表面的隔板，在垂直于转架台方向上，所述隔板的两端均超出所述溅射靶的两端。可选地，所述第一溅射靶为石墨靶，所述第二溅射靶为钛靶或钽靶。可选地，所述隔板沿着转架台的直径穿过所述转架台，且所述隔板的宽度大于转架台的直径可选地，所述隔板与所述溅射靶所在圆周的间距为2-lOcm。 可选地，所述溅射靶为矩形。可选地，所述隔板的材料为钛、铝、不锈钢或他们的组合。可选地，还包括驱动转架台绕エ件架的中心轴转动的第二转动系统。可选地，所述エ件架通过支架杆设置在转架台上，同一支架杆上间隔设置有多个エ件架。可选地，所述溅射靶设置在真空镀膜室的内壁上。可选地，两个所述第一溅射靶之间的圆弧基本为180度，所述溅射靶还包括另ー第二溅射靶，两个第二溅射靶相对设置。同现有技术相比，本实用新型的磁控溅射镀膜装置，通过在转架台上设置隔板，将转架台分割为两个相互独立的区域，由于在垂直转架台方向上隔板两端均超出溅射靶的两端，配合溅射靶设置的位置，在转架台转动中的某个位置上时，不同区域上待镀膜的产品分别仅接受来自第一溅射靶、第二溅射靶的镀膜或者仅第一溅射靶的镀膜，从而在转架台的转动中实现多层膜的制备，该装置结构简单，对エ艺的控制简单，解决了纳米多层膜的制备，适宜于エ业化。
本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从
以下结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1示出了根据本实用新型实施例的磁控溅射镀膜装置的立体结构示意图；图2示出了图1所示的磁控溅射镀膜装置的俯视示意图；图3为根据本发明另一实施例的磁控溅射镀膜装置的俯视示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型的技术方案和有益效果，以下将详细描述本实用新型的实施例，下面通过參考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
如图1、图2所示，图1、图2为本实用新型实施例的磁控溅射镀膜装置的立体结构及俯视结构示意图，本实施例中的磁控溅射镀膜装置包括真空镀膜室100、转架台102、溅射靶、エ件架140，以及驱动转架台102绕转架台的中心轴转动的第一转动系统(图未示出)，当然，该装置还包括其他必要的部件，如加热装置、温控系统、冷却水循环系统及与溅射靶电连接的电源系统等等(图未示出)。在本实施例中，所述溅射靶包括两个第一溅射靶120a、120b及ー个第二溅射靶130，这些溅射靶120a、120b、130设置在与转架台102同心的圆周104上，溅射靶所在位置的圆周可以为实际部件，例如真空镀膜室100的内壁，也可以是虚拟的圆周例如转架台与真空镀膜室之间的任意位置上，其中，两个第一溅射靶120a、120b相对地平行设置，且将所述圆周104等分，所述第二溅射靶130等分两个第一溅射靶120a、120b之间的圆弧，即，两个第一溅射靶120a、120b之间的弧度基本为180°，第二溅射靶130与第一溅射靶120a、120b之间的弧度基本为90°，所述第一溅射靶120a、120b可以为某ー种元素的溅射靶，所述第二溅射靶可以为另ー种元素的溅射靶，可以根据具体需要溅射的产品来选择溅射靶的材料，例如，本实施例中，所述第一溅射靶为石墨靶、所述第二溅射靶为钛靶，在其他实施例中，所述第一溅射靶可以为碳靶，所述第二溅射靶还可以为钽靶等等。在其他实施例中，两个第一溅射靶及及ー个第二溅射靶在圆周上还可以为设置为其他角度的间隔设置，例如，两个第一溅射靶120a、120b之间的圆弧(优弧)的弧度为180° -240°之间的其他角度，而ー个第二溅射靶等分所述圆弧，这样，第二溅射靶与第一溅射靶之间的圆弧的弧度可以在90-120°之间，如图3所示，第二溅射靶130与第一溅射靶120a、120b之间的圆弧的弧度为120°。在本实施例中，所述转架台102为圆台，在所述转架台102上固定设置有隔板110，优选地，该隔板110为一直板，隔板的材料可以为钛、铝、不锈钢等或这些材料的组合，所述隔板110穿过转架台的直径垂直设置在转架台102上，通过该隔板110将转架台102分隔为两个相互独立的区域102-1、102-2，在垂直于转架台的方向上(Z轴方向)，隔板110的两端均超出溅射靶120a、120b、130的两端，这样，隔板阻挡住某一区域另一面的溅射靶，可以使该区域只接受该区域面对的溅射靶的镀膜，更优地，为了取得更好的阻挡效果，所述隔板的宽度大于转架台的直径，其中，所述宽度指所述隔板穿过转架台直径方向的长度，更优地，所述隔板与所述溅射靶所在圆周的间距d为2-lOcm。所述转架台102设置有驱动转架台绕其中心轴转动的第一转动系统(图未示出)，即，转架台及隔板随着转架台一起绕转架台的中心轴做转动，在三个溅射靶上述设置的位置情况下，在转架台转动到任一位置时，例如图2所示位置处，在隔板102的遮挡下，转架台的ー个区域102-1面对第一溅射靶120a (如石墨靶)和第二溅射靶130 (如钛靶)，从而该区域102-1的待镀膜产品上可以镀覆上碳碳化钛膜(碳及碳化钛混合的膜)，而转架台的另ー个区域102-2面对第一溅射靶120b (如石墨靶)，从而该区域102-2的产品上镀覆上碳膜，而随着转架台的转动，不同区域上的产品将会层叠的镀覆上碳碳化钛膜及碳膜，从而实现产品上納米多层膜的镀覆，而通过调控转架台的转速，可以控制单层膜的厚度，该装置结构简单，对エ艺的控制简单，解决了多层膜的制备，适宜于エ业化。在其他实施例中，所述隔板110还可以垂直设置在转架台的其他位置，也可以为弯折板或其他任意可以将转架台分隔为两个相互独立的区域的隔板。在本实施例中，该装置还具有驱动转架台绕エ件架的中心轴转动的第二转动系统，也就是说，エ件架可以 自转，通过支架杆160在所述转架台102上设置有多个エ件架140，同一支架杆160上可以间隔设置多个エ件架150，来提高加工效率，エ件架140用来放置待镀膜的产品150，产品150可以均匀地设置在エ件架140的圆周上。通过エ件架的自转，可以使每个エ件架上的产品上镀覆的膜层具有较好的均匀性。以上为本实用新型较佳实施例的磁控溅射镀膜装置，与该实施例不同的是，在另一较佳实施例中，所述溅射靶为四个(图未示出)，设置在转架台的四周，也就是说，所述溅射靶包括两个第一溅射靶及两个第二溅射靶，两个第一溅射靶相对设置，两个第二溅射靶相对设置，相邻的两个溅射靶之间的弧度为90°，但在进行多层膜的制备时，其中ー个第二溅射靶并不工作，也就是说，两个第一溅射靶及ー个第二溅射靶设置相应的靶电流、电压等參数进行靶溅射镀膜，而另ー个第二溅射靶并设置工作电压电流等条件，不进行靶溅射镀膜，为闲置状态。在此实施例中，虽然设置了四个溅射靶，但其中一个溅射靶并不进行溅射镀膜。上述待镀膜的产品可以为人体植入类器材，如骨关节头或白杯等，还可以为其他基材，如工程道具等等。以上对本实用新型的磁控溅射镀膜装置进行了详细的描述，在进行制备时，根据具体的需求，进行各个エ艺參数的设定进行纳米多层膜的制备。[0033]在ー个具体的制备的实施例中，镀膜装置的第二溅射靶与两个第一溅射靶之间的圆弧基本为90度的设置，转架台转速为4rpm，真空镀膜室预抽真空至2x10-4Pa，通入流量在30sccm的高纯氩气；并以0.3A的靶电流、偏压450V溅射清洗溅射靶15分钟，之后，将第一溅射靶的石墨靶施加80-120V偏压、1.0-7.0A靶电流，第二溅射靶的钛靶施加80-120V偏压、1.0-7.0A的靶电流，溅射沉积150-300分钟，这样，可以在产品上镀覆2. 0-3.0um的碳/碳碳化钛的纳米多层膜，其中，单层碳膜层的厚度可以在15-30nm，碳碳化钛的复合层厚度在15-30nm，质量百分比为88-96%碳，4_12%TiC。以上为制备碳/碳碳化钛的纳米多层膜的ー个具体实施例，此处仅为示例，还可以通过改变转速及靶电流、电压等參数的设置或不同的溅射エ艺，制备出不同厚度、不同重量百分比和/或不同梯度的纳米多层膜。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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种磁控溅射镀膜装置，其特征在于，至少包括真空镀膜室、溅射靶、真空镀膜室底座上的转架台和转架台上的工件架，以及驱动转架台绕转架台的中心轴转动的第一转动系统；所述溅射靶设置在转架台周围并与转架台垂直，所述溅射靶包括两个第一溅射靶及一个第二溅射靶，所述溅射靶位于与转架台同心的圆周上，两个所述第一溅射靶之间的圆弧基本为180-240度，所述第二溅射靶等分所述圆弧；所述转架台上固定设置有穿过转架台表面的隔板，在垂直于转架台方向上，所述隔板的两端均超出所述溅射靶的两端。
2.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，所述第一溅射靶为石墨靶，所述第二溅射靶为钛靶或钽靶。
3.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，所述隔板沿着转架台的直径穿过所述转架台，且所述隔板的宽度大于转架台的直径。
4.根据权利要求3所述的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，所述隔板与所述溅射靶所在圆周的间距为2-10cm。
5.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，所述溅射靶为矩形。
6.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，所述隔板的材料为钛、铝、不锈钢或他们的组合。
7.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，还包括驱动工件架绕工件架的中心轴转动的第二转动系统。
8.根据权利要求7所述的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，所述工件架通过支架杆设置在转架台上，同一支架杆上间隔设置有多个工件架。
9.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，所述溅射靶设置在真空镀膜室的内壁上。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的磁控溅射镀膜装置，其特征在于，两个所述第一溅射靶之间的圆弧基本为180度，所述溅射靶还包括另一第二溅射靶，两个第二溅射靶相对设置。
专利摘要本实用新型提供了一种磁控溅射镀膜装置，至少包括真空镀膜室、溅射靶、真空镀膜室底座上的转架台和转架台上的工件架，以及驱动转架台绕转架台的中心轴转动的第一转动系统；所述溅射靶设置在转架台周围并与转架台垂直，所述溅射靶包括两个第一溅射靶及一个第二溅射靶，所述溅射靶位于与转架台同心的圆周上，两个所述第一溅射靶相对设置并等分所述圆周，所述第二溅射靶等分两个第一溅射靶之间的圆弧；所述转架台上固定设置有穿过转架台表面的隔板，在垂直于转架台方向上，所述隔板的两端均超出所述溅射靶的两端。该装置结构简单，对工艺的控制简单，解决了纳米多层膜的制备，适宜于工业化。
文档编号C23C14/35GK202865322SQ20122021829
公开日2013年4月10日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者金攻, 涂江平, 李玲玲, 王刚, 王美娜 申请人:北京中奥汇成生物材料科技有限公司