钻晶膜的镀膜方法及其设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种钻晶膜的镀膜方法及其设备。钻晶膜的镀膜方法，包括以下步骤：基片清洗；打开镀膜设备的工作仓，基片装夹于镀膜设备的镀膜架；关闭工作仓，抽真空；对靶材进行预加热，预加热至300-500℃，预热时间为1-2分钟；启用离子源，对基片进行离子清洗，清洗时间为3-5分钟；对基片进行镀膜；工作仓的温度自然降温至60℃，释放真空，打开工作仓，取下基片。本发明在玻璃基片上采用镧化物作为靶材，并采用电阻式加热蒸发进行镀膜，可以提高玻璃表面抗划伤能力到8H以上，使玻璃表面硬度达到天然宝石级别，不但提高了产品寿命。并且又弥补了蓝宝石柔韧度不高、容易破碎的缺陷，而成本又有极大的降低。
【专利说明】钻晶膜的镀膜方法及其设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种镀膜方法和设备，更具体地说是指一种用于玻璃基片的镀膜方法和设备。
【背景技术】
[0002]目前，玻璃面板行业采用的镜片多数为普通Na.Ca.Si玻璃，表面硬度6H，不抗划伤，寿命短。产品市场档次、附加值较低。为提高外观表镜档次，增加产品附加值，提高是表面抗划伤能力，市场上多采用天然蓝宝石，表面硬度9H，但成本高、价格昂贵切柔韧度低，容易破碎。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种钻晶膜的镀膜方法及其设备。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]钻晶膜的镀膜方法，包括以下步骤:
[0006]I)基片清洗；
[0007]2)打开镀膜设备的工作仓，基片装夹于镀膜设备的镀膜架；
[0008]3)关闭工作仓，抽真空；
[0009]4)对靶材进行预加热，预加热至300_500°C，预热时间为1_2分钟；
[0010]5)启用离子源，对基片进行离子清洗，清洗时间为3-5分钟；
[0011]6)对基片进行镀膜；靶材加热至1400_1600°C，镀膜时间为3_5分钟，基片的镀膜厚度为40-60nm，基片的表面温度为200_260°C，真空度为0.002Pa_0.005Pa ；
[0012]7)工作仓的温度自然降温至60°C，释放真空，打开工作仓，取下基片。
[0013]其进一步技术方案为:所述的靶材为镧化物，离子清洗时，真空至0.005Pa,再充入氩气至0.02Pa，基片表面的温度为150-250°C。
[0014]其进一步技术方案为:所述的镧化物为氧化镧、氯化镧、氟化镧、硝酸镧、碳酸镧、醋酸镧、三氯化镧或氢氧化镧；基片的厚度为0.l_5mm，所述的基片为无机玻璃。
[0015]钻晶膜的镀膜设备，包括具有开口的密封腔体，所述的密封腔体联接有真空组件，所述的密封腔体内还设有蒸发源和离子源，及位于密封腔体底部的光源测试组件和设于密封腔体顶部的基片固定架；所述的蒸发源为镧化物蒸发源，包括设于密封腔体底部的热蒸发源支杆、固定于热蒸发源支杆上端的电热板和蒸发源温度传感器，以及设于电热板上的镧化物材料。
[0016]其进一步技术方案为:还包括基片加热组件，所述基片加热组件包括设于密封腔体底部的可调式加热支架，所述的加热支架上端设有加热元件和加热温度传感器，所述的加热元件四周设有反光板。
[0017]其进一步技术方案为:所述的基片固定架与密封腔体的顶部旋转式联接，密封腔体的顶部还设有驱动基片固定架旋转的基片旋转动力组件；所述的可调式加热支架位于基片固定架边缘的下方，镀膜时，旋转中的基片在可调式加热支架的上方均匀受热。
[0018]其进一步技术方案为:所述的基片加热组件还包括调节电机和与调节电机传动联接的螺母螺杆副。
[0019]其进一步技术方案为:所述的基片固定架为黑色支架，并且设有基片温度传感器。
[0020]其进一步技术方案为:还包括控制电路，所述的控制电路与电热板、蒸发源温度传感器、加热元件、加热温度传感器、基片旋转动力组件、调节电机、基片温度传感器电性连接。
[0021]其进一步技术方案为:所述的密封腔体的底部设有作为蒸发源的电子枪；所述的电子枪为二个；所述的密封腔体为圆柱状体，包括机壳本体和与机壳本体活动联接的的活动门，所述的活动门位于外侧并构成所述的开口 ；机壳本体的内侧设有真空吸气口，所述的真空吸气口与所述的真空组件联接；所述的密封腔体内设有工作区域，及用于分隔真空吸气口与工作区域 的分隔组件，所述的工作区域上方设有所述的基片固定架；所述的分隔组件为隔板，所述的隔板上设有若干个通气孔或通气槽。
[0022]本发明与现有技术相比的有益效果是:本发明在玻璃基片上采用镧化物作为靶材，并采用电阻式加热蒸发进行镀膜，及镀膜时温度的精密控制，能提高玻璃表面抗划伤能力到8H以上，使玻璃表面硬度达到天然宝石级别，不但提高了产品寿命。并且又弥补了蓝宝石柔韧度不高、容易破碎的缺陷，而成本又有极大的降低。
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明钻晶膜的镀膜方法具体实施例的流程图；
[0025]图2为本发明钻晶膜的镀膜设备具体实施例的平面示意图；
[0026]图3为本发明钻晶膜的镀膜设备具体实施例的俯视剖面示意图；
[0027]图4为本发明钻晶膜的镀膜设备具体实施例的电气控制方框图。
[0028]附图标记
[0029]10 密封腔体100 工作区域
[0030]11 机壳本体12 活动门
[0031]17 电子枪18 隔板
[0032]181 通气槽19 真空泵
[0033]20 镧化物蒸发源21 热蒸发源支杆
[0034]22 电热板23 蒸发源温度传感器
[0035]24 镧化物材料30 离子源
[0036]40 光源测试组件50 基片固定架
[0037]51 基片旋转动力组件59 基片温度传感器
[0038]60 基片加热组件61 加热支架
[0039]62 加热元件63 加热温度传感器
[0040]64 反光板67 螺母板
[0041]68 螺杆69 调节电机
[0042]80 控制电路90 基片[0043]81 真空传感器82 电子枪温度传感器【具体实施方式】
[0044]为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
[0045]如图1所示，本发明钻晶膜(也可以称为超硬纳米膜)的镀膜方法，包括以下步骤:
[0046]1.基片清洗；
[0047]2.打开镀膜设备的工作仓，基片装夹于镀膜设备的镀膜架；
[0048]3.关闭工作仓，抽真空；
[0049]4.对靶材进行预加热，预加热至300-500°C，预热时间为1_2分钟；
[0050]5.启用离子源，对基片进行离子清洗，清洗时间为3-5分钟；
[0051]6.对基片进行镀膜；靶材加热至1400-1600°C (视靶材而定)，镀膜时间为3-5分钟，基片的镀膜厚度为40-60nm，基片的表面温度为200-260 °C，真空度为
0.002Pa_0.005Pa ；
[0052]7.工作仓的温度自然降温至60°C，释放真空，打开工作仓，取下基片。
[0053]其中，靶材为镧化物，镧化物为氧化镧、氯化镧、氟化镧、硝酸镧、碳酸镧、醋酸镧、三氯化镧或氢氧化镧；基片的厚度为0.l_5mm，基片为无机玻璃。离子清洗时，真空至
0.005Pa(允许的误差为正负百分之十)，再充入氩气至0.02Pa(允许的误差为正负百分之十)，基片表面的温度为150-250°C。
[0054]作为优选方案，镀膜时，镧化物优先考虑以粉尘状的形状，均匀在放置在电热板，而且粉末状的镧化物，粒度为l_3mm。
[0055]作为优选方案，其中，对基片进行镀膜时；靶材加热至1500°C为佳(允许的误差为正负百分之十)；基片的镀膜厚度以50nm为佳(允许的误差为正负百分之十)；基片的表面温度为230-240°C为佳，真空度以0.002Pa为佳(允许的误差为正负百分之十)。
[0056]为了实施图1的镀膜方法，本发明采用图2至图4所述的钻晶膜的镀膜设备，它包括具有开口的密封腔体10 (本实施例中，其整体为圆柱形)，密封腔体10联接有真空组件，密封腔体10内还设有蒸发源和离子源30，及位于密封腔体10底部的光源测试组件40 (用于检测镀膜的厚度)和设于密封腔体10顶部的基片固定架50 ;蒸发源包括电阻加热式的镧化物蒸发源20 (本实施例中，采用的是片状的钨舟结构，易于加热蒸发镧化物)，包括设于密封腔体底部的热蒸发源支杆21、固定于热蒸发源支杆21上端的电热板22和蒸发源温度传感器23，以及设于电热板22上的镧化物材料24。
[0057]还包括基片加热组件60，基片加热组件60包括设于密封腔体10底部的可调式加热支架61，加热支架61上端设有加热元件62和加热温度传感器63，加热元件62四周设有反光板64，这样可以通过反射，集中为基片提供热量，提高传热效率，使得固定于基片固定架上的玻璃基片温度稳定。
[0058]基片固定架50与密封腔体10的顶部旋转式联接，密封腔体10的顶部还设有驱动基片固定架50旋转的基片旋转动力组件51 ;可调式加热支架61位于基片固定架50边缘的下方，镀膜时，旋转中的基片90在可调式加热支架61的上方均匀受热。[0059]基片加热组件60还包括调节电机69和与调节电机69传动联接的螺母螺杆副(螺杆68与调节电机69传动联接，螺母设于可调式加热支架61向下延伸的螺母板67上)。基片固定架50为黑色支架(利于吸收热量，有助于基片表面的温度的稳定)，并且设有基片温度传感器59。还包括控制电路80，控制电路80与电热板22、蒸发源温度传感器23、加热元件62、加热温度传感器63、基片旋转动力组件51、调节电机69、基片温度传感器59电性连接。密封腔体10的底部设有作为蒸发源的电子枪17 ;电子枪为二个，可以作为不同情况下的蒸发源(即加热靶材)；本实施例中，密封腔体10为圆柱状体，包括机壳本体11和与机壳本体11活动联接的的活动门12，活动门12位于外侧并构成所述的开口 ；机壳本体的内侧设有真空吸气口，真空吸气口与真空组件(即真空泵19)联接；密封腔体10内设有工作区域100，及用于分隔真空吸气口与工作区域的分隔组件，工作区域上方设有前述的基片固定架；分隔组件为半圆形的隔板18 (用于工作区域的物品被吸至后面的非工作区域)，隔板18上设有若干个通气槽181。
[0060]因为蒸发源的温度远远高于基片表面的温度，因此，对于基片表面温度的控制，现有技术中都存在不稳定，不均匀，并且很难达到精确控制的目的。所以，本发明的调节电机能实现加热组件与基片固定架之间距离的调节，以满足不同厚度、不同面积的基片的加热，以保证基片在一个比较稳定的温度区间。其中的加热元件62为为石英加热管。还包括与控制电路80联接的电子枪温度传感器82和真空传感器81。[0061]于其它实施例中，还包括用于驱动反光板的传动机构，可以使反光板与加热元件成不同的偏转角度，以使得加热元件与基片固定架之间的距离不同时，偏转角度也发生变化，以使热量集中辐射至基片固定架上的基片，以利于基片表面温度的控制。该传动机构包括上端与反光板连接的传动杆，传动杆的下端联接有联接板，联接板通过螺母螺杆传动副与密封腔体底部下方的角度调节电机传动联接。
[0062]于其它实施例中，热蒸发源支杆也可以采用可调式结构，以进行上下高度的调节，这样可以适合更大范围的超硬纳米镀膜，也可通过螺母螺杆传动副与密封腔体底部下方的升降电机来调节。
[0063]综上所述，本发明在玻璃基片上采用镧化物作为靶材，并采用电阻式加热蒸发进行镀膜，可以提高玻璃表面抗划伤能力到8H以上，使玻璃表面抗划伤的能力达到天然宝石级别，不但提高了产品寿命，并且又弥补了蓝宝石柔韧度不高、容易破碎的缺陷。而成本又有极大的降低。
[0064]上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
【权利要求】
1.钻晶膜的镀膜方法，其特征在于包括以下步骤: 1)打开镀膜设备的工作仓，基片装夹于镀膜设备的镀膜架； 2)关闭工作仓，抽真空； 3)对靶材进行预加热； 4)启用离子源，对基片进行离子清洗； 5)对基片进行镀膜；靶材加热，基片的表面被镀膜； 6)工作仓降温，释放真空，打开工作仓，取下基片； 其中，所述的靶材为镧化物。
2.根据权利要 求1所述的钻晶膜的镀膜方法，其特征在于: 更具体的步骤3)为:对靶材进行预加热，预加热至500°C以上，预热时间为1-2分钟； 更具体的步骤4)为:启用离子源，对基片进行离子清洗，清洗时间为3-5分钟； 更具体的步骤5)为:对基片进行镀膜；靶材加热至1400-1600°C，镀膜时间为3-5分钟，基片的镀膜厚度为40-60nm，基片的表面温度为兰150°C，真空度为0.002Pa_0.005Pa ； 更具体的步骤6)为:工作仓的温度自然降温至60°C，释放真空，打开工作仓，取下基片; 离子清洗时，真空至0.005Pa，再充入氩气至0.02Pa，基片表面的温度为兰150°C。
3.根据权利要求1或2所述的钻晶膜的镀膜方法，其特征在于所述的镧化物为氧化镧、氯化镧、氟化镧、硝酸镧、碳酸镧、醋酸镧、三氯化镧或氢氧化镧；基片的厚度为0.l-5mm，所述的基片为无机玻璃。
4.钻晶膜的镀膜设备，包括具有开口的密封腔体，所述的密封腔体联接有真空组件，所述的密封腔体内还设有蒸发源和离子源，及位于密封腔体底部的光源测试组件和设于密封腔体顶部的基片固定架；其特征在于所述的蒸发源为镧化物蒸发源，包括设于密封腔体底部的热蒸发源支杆、固定于热蒸发源支杆上端的电热板和蒸发源温度传感器，以及设于电热板上的镧化物材料。
5.根据权利要求4所述的钻晶膜的镀膜设备，其特征在于还包括基片加热组件，所述基片加热组件包括设于密封腔体底部的可调式加热支架，所述的加热支架上端设有加热元件和加热温度传感器，所述的加热元件四周设有反光板。
6.根据权利要求5所述的钻晶膜的镀膜设备，其特征在于所述的基片固定架与密封腔体的顶部旋转式联接，密封腔体的顶部还设有驱动基片固定架旋转的基片旋转动力组件；所述的可调式加热支架位于基片固定架边缘的下方，镀膜时，旋转中的基片在可调式加热支架的上方均匀受热。
7.根据权利要求5所述的钻晶膜的镀膜设备，其特征在于所述的基片加热组件还包括调节电机和与调节电机传动联接的螺母螺杆副。
8.根据权利要求5所述的钻晶膜的镀膜设备，其特征在于所述的基片固定架为黑色支架，并且设有基片温度传感器。
9.根据权利要求8所述的钻晶膜的镀膜设备，其特征在于还包括控制电路，所述的控制电路与电热板、蒸发源温度传感器、加热元件、加热温度传感器、基片旋转动力组件、调节电机、基片温度传感器电性连接。
10.根据权利要求4所述的钻晶膜的镀膜设备，其特征在于所述的密封腔体的底部设有作为蒸发源的电子枪；所述的电子枪为二个；所述的密封腔体为圆柱状体，包括机壳本体和与机壳本体活动联接的的活动门，所述的活动门位于外侧并构成所述的开口 ；机壳本体的内侧设有真空吸气 口，所述的真空吸气口与所述的真空组件联接；所述的密封腔体内设有工作区域，及用于分隔真空吸气口与工作区域的分隔组件，所述的工作区域上方设有所述的基片固定架；所述的分隔组件为隔板，所述的隔板上设有若干个通气孔或通气槽。
【文档编号】C23C14/06GK103938163SQ201410193120
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】王建成 申请人:深圳市深新隆实业有限公司