一种高效紧凑型磁控镀膜装置及方法与流程

本发明涉及真空镀膜技术领域，特别涉及一种高效紧凑型磁控镀膜装置及方法。

背景技术：

目前，对较大面积玻璃工件的镀膜加工，一般采用直线型真空镀膜设备，即多个真空室及工件进出片平台、出片台采用直线式一字排开，基片从多个真空室的一端送入，镀膜完成后，从多个真空室的另一端送出；同时，在这种镀膜设备中，一般采用平面靶对工件进行镀膜。在实际加工生产中，这种结构的镀膜设备往往存在以下缺陷：

(1)传统的平面靶为一字型结构，其面积较小，当待加工基片面积较大时，需要采用多个平面靶拼接使用，但多个平面靶拼接在一起时会有电场，磁控互相干扰，影响平面靶的稳定放电，因此加工后的基片表面会产生镀膜不均匀的现象，影响其加工质量；

(2)传统直线式真空镀膜设备中，基片从多个真空室的一端送入，从另一端送出，该结构的生产线长度较大，多个真空室中除镀膜室外，镀膜室两端均需要设置粗抽室和精抽室，以供基片进出片过渡用，因此真空室的镀膜设备占地面积较大，设备成本也高；另外，各真空室还需要配置相应的抽真空机组，真空室数量的增加，抽真空机组的配置数量也大，进一步加大设备成本；还有，该结构的设备由于生产线长度大，其生产周期也较长，生产效率低下，不利于控制生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、设备成本较低且生产效率较高的高效紧凑型磁控镀膜装置。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述装置实现的高效紧凑型磁控镀膜方法。

本发明的技术方案为：一种高效紧凑型磁控镀膜装置，包括并排连接的多个真空室，多个真空室包括沿基片输送方向依次连接的粗抽室、精抽室和至少一个镀膜室；镀膜室内设有呈S型的平面靶，平面靶包括靶座、外圈磁铁、内圈磁铁和导磁板，靶座中部带有内凹腔体，导磁板设于内凹腔体底部，外圈磁铁和内圈磁铁分布于导磁板上，外圈磁铁围绕于内圈磁铁外周，外圈磁铁和内圈磁铁均呈S型。其中，S型平面靶相比传统的一字型平面靶，可实现大面积平面镀膜，且均匀性好，基片表面镀膜质量稳定；同时，靶材的利用率也得到有效提高。

所述靶座为矩形状结构，内凹腔体底部为矩形平面，导磁板为形状与矩形平面相同的平板结构，外圈磁铁的底部和内圈磁铁的底部分别嵌于导磁板上，外圈磁铁的顶面与内圈磁铁的顶面均与靶座的上表面相平齐。

所述内圈磁铁的横截面宽度大于外圈磁铁的横截面宽度。

沿基片输送方向，所述真空室前方设有进出片平台，进出片平台、粗抽室、精抽室和镀膜室之间设有连续式的基片输送机构，基片输送机构上设有承托基片用的基片托板。

所述基片输送机构为双层结构，包括上层传动辊和下层传动辊，多个上层传动辊并排分布形成上层结构，多个下层传动辊并排分布形成下层结构；沿基片输送方向，位于最末端的镀膜室内，上层传动辊为左右开合式结构，下层传动辊为上下升降式结构。该结构中，待加工基片与已完成加工的基片可同时进出，可有效缩短传动的辅助时间，进而缩短基片的镀膜周期。

所述基片输送机构中，位于进出片平台中的各上层传动辊组成第一进片传动单元，位于粗抽室中的各上层传动辊组成第二进片传动单元，位于精抽室中的各上层传动辊组成第三进片传动单元，位于镀膜室中的各上层传动辊组成第四进片传动单元；位于进出片平台中的各下层传动辊组成第一出片传动单元，位于粗抽室中的各下层传动辊组成第二出片传动单元，位于精抽室中各下层传动辊组成第三出片传动单元，位于镀膜室中的各下层传动辊组成第四出片传动单元；

其中，第四进片传动单元两侧设有开合机构，第四出片传动单元底部设有升降机构，当基片完成加工时，通过升降机构上升承托基片及基片托板，开合机构带动第四进片传动单元向两侧打开，升降机构带动基片及基片托板下降至第四出片传动单元上，再将基片送出，开合机构带动第四进片传动单元合拢重新承接新的基片进行镀膜。

所述第四进片传动单元中，各上层传动辊包括对称设置的左传动辊和右传动辊，开合机构包括左移动座、右移动座、左移动座导向轴和右移动座导向轴，左传动辊设于左移动座上，左移动座通过左移动座导向轴与镀膜室连接，右传动辊设于右移动座上，右移动座通过右移动座导向轴与镀膜室连接，左移动座和右移动座分别外接驱动机构；其中，驱动机构可采用气缸，通过气缸驱动相应的左移动座沿左移动座导向轴或右移动座沿右移动座导向轴移动，从而带动左传动辊和右传动辊向两侧打开或向中部靠拢。

第四出片传动单元中，升降机构包括升降气缸、升降导杆和升降托板，升降托板设于相邻两个下层传动辊之间的空隙内，升降托板底部设置升降气缸，升降托板两侧通过升降导杆与镀膜室连接；其中，升降气缸作为驱动机构，可带动升降托板沿升降导杆进行上下移动。

所述多个真空室中，任意相邻两个真空室之间的侧壁上设有两个基片通道，粗抽室与进出片平台相邻的侧壁上也设有两个基片通道，各基片通道一侧对应设有一个真空锁。其中，真空锁采用市面通用的真空锁机构即可。

所述粗抽室外侧设有第一抽真空机组，精抽室和镀膜室外侧设有第二抽真空机组；

第一抽真空机组包括第一罗茨泵和第一机械泵，粗抽室、第一罗茨泵和第一机械泵通过管道依次连接；

第二抽真空机组包括第二罗茨泵、第二机械泵、第一高真空泵和第二高真空泵，精抽室外侧设置第一高真空泵，镀膜室外侧设置第二高真空泵，第一高真空泵和第二高真空泵并联后，依次与第二罗茨泵和第二机械泵连接。

其中，第一高真空泵内还设有第一精抽阀，第二高真空泵内还设有第二精抽阀；第一高真空泵和第二高真空泵均可采用分子泵或扩散泵。精抽室与镀膜室共用一套抽真空机组，当需要对精抽室或镀膜室进行抽真空时，只要控制其对于精抽阀的开度即可。在本磁控镀膜装置中，由于减少了粗抽室和精抽室的使用数量，抽真空机组的数量也相应减少，真空泵的使用数量大大减少，可有效降低设备成本。

本发明通过上述装置实现一种高效紧凑型磁控镀膜方法，包括以下步骤：

(1)基片放置于基片托板上后，由基片输送机构从进出片平台上依次送入粗抽室、精抽室和镀膜室，在镀膜室内，由S型的平面靶对基片表面进行镀膜处理；

(2)基片镀膜完成后，由基片输送机构依次送出镀膜室、精抽室和粗抽室，最后送至进出片平台上；基片的送入方向与送出方向相反。

上述高效紧凑型磁控镀膜装置及方法使用时，其原理具体如下：

当粗抽室的上真空锁和粗抽室的下真空锁打开后，进出片平台的第一进片传动单元和粗抽室的第二进片传动单元运行，将带有基片的基片托板从进出片平台送入粗抽室；同时，粗抽室的第二出片传动单元和进出片平台的第一出片传动单元运行，将粗抽室下方带有完成镀膜基片的基片托板从粗抽室送出进出片平台下方；

关闭粗抽室的上真空锁和粗抽室的下真空锁，这时粗抽室外侧的第一抽真空机组对粗抽室进行抽气，粗抽室真空压力达到5Pa时，精抽室的上真空内锁和精抽室的下真空内锁打开，这时，粗抽室的第二进片传动单元和精抽室的第三进片传动单元运行，将带有基片的基片托板从粗抽室送入精抽室；同时，精抽室的第三出片传动单元和粗抽室的第二出片传动单元运行，将放在精抽室下部的基片及基片托板从精抽室送出粗抽室。

关闭精抽室的上真空内锁和精抽室的下真空内锁，锁板关闭约1秒后，打开放气阀，向粗抽室放入大气，粗抽室的压力与大气压平衡后，打开精抽室的上真空锁和精抽室的下真空锁，以此重复上述的动作；

精抽室抽真空达2×10^-2pa以后，打开镀膜室的上真空锁和镀膜室的下真空锁，这时在精抽室上部的基片及基片托板，由精抽室的第三进片传动单元和镀膜室的第四进片传送单元运行，送入镀膜室；同时，在镀膜室下部的基片及基片托板，由镀膜室的第四出片传送单元和精抽室的第三出片传送单元运行，将其送出镀膜室。

关闭镀膜室的上真空锁和镀膜室的下真空锁，镀膜室外侧的第二抽真空机组对镀膜室进行抽气，真空度达8×10^-2pa后，向镀膜室充入Ar气，使镀膜室的真空压强达到1～3×10^-1pa范围，开磁控靶电源，对基片进行镀膜，镀膜结束后，位于镀膜室下部的升降气缸将镀膜室上部的基片及基片托板送入到镀膜室的第四出片传送单元上，这时等待重复上述的动作。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本高效紧凑型磁控镀膜装置中，镀膜室内采用S型平面靶，相比传统的一字型平面靶，可实现大面积平面镀膜，且均匀性好，基片表面镀膜质量稳定；同时，靶材的利用率也得到有效提高。

本高效紧凑型磁控镀膜装置中，采用双层式的基片输送机构，在多个真空室的同一端实现进片和出片，进片和出片同时进行，并采用相同的粗抽室和精抽室作为过渡用，相比传统镀膜设备，减少了粗抽室和精抽室的使用，同时也可减少配套的抽真空机组，缩短生产线长度，从而使设备结构更为紧凑，减少占地面积，降低设备成本；同时，也缩短基片的镀膜周期，提高镀膜效率。

附图说明

图1为本高效紧凑型磁控镀膜装置的结构示意图。

图2为图1的A-A截面视图。

图3为图1中，基片输送机构对同一基片的输送过程示意图。

图4为图3中，B方向上第四进片传动单元的结构示意图。

图5为本高效紧凑型磁控镀膜装置中S型平面靶的结构示意图。

图6为图5的C-C截面视图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例一种高效紧凑型磁控镀膜装置，包括并排连接的多个真空室，如图1或图2所示，多个真空室包括沿基片输送方向依次连接的粗抽室1、精抽室2和镀膜室3；镀膜室内设有呈S型的平面靶4，如图5或图6所示，平面靶包括靶座5、外圈磁铁6、内圈磁铁7和导磁板8，靶座中部带有内凹腔体，导磁板设于内凹腔体底部，外圈磁铁和内圈磁铁分布于导磁板上，外圈磁铁围绕于内圈磁铁外周，外圈磁铁和内圈磁铁均呈S型。其中，S型平面靶相比传统的一字型平面靶，可实现大面积平面镀膜，且均匀性好，基片表面镀膜质量稳定；同时，靶材的利用率也得到有效提高。靶座为矩形状结构，内凹腔体底部为矩形平面，导磁板为形状与矩形平面相同的平板结构，外圈磁铁的底部和内圈磁铁的底部分别嵌于导磁板上，外圈磁铁的顶面与内圈磁铁的顶面均与靶座的上表面相平齐。内圈磁铁的横截面宽度大于外圈磁铁的横截面宽度。

如图1或图2所示，沿基片输送方向，真空室前方设有进出片平台9，进出片平台、粗抽室、精抽室和镀膜室之间设有连续式的基片输送机构，基片输送机构上设有承托基片用的基片托板10。基片输送机构为双层结构，包括上层传动辊11和下层传动辊12，多个上层传动辊并排分布形成上层结构，多个下层传动辊并排分布形成下层结构；沿基片输送方向，位于最末端的镀膜室内，上层传动辊为左右开合式结构，下层传动辊为上下升降式结构。该结构中，待加工基片与已完成加工的基片可同时进出，可有效缩短传动的辅助时间，进而缩短基片的镀膜周期。

基片输送机构中，位于进出片平台中的各上层传动辊组成第一进片传动单元，位于粗抽室中的各上层传动辊组成第二进片传动单元，位于精抽室中的各上层传动辊组成第三进片传动单元，位于镀膜室中的各上层传动辊组成第四进片传动单元；位于进出片平台中的各下层传动辊组成第一出片传动单元，位于粗抽室中的各下层传动辊组成第二出片传动单元，位于精抽室中各下层传动辊组成第三出片传动单元，位于镀膜室中的各下层传动辊组成第四出片传动单元；

其中，第四进片传动单元两侧设有开合机构，第四出片传动单元底部设有升降机构，当基片完成加工时，通过升降机构上升承托基片及基片托板，开合机构带动第四进片传动单元向两侧打开，升降机构带动基片及基片托板下降至第四出片传动单元上，再将基片送出，开合机构带动第四进片传动单元合拢重新承接新的基片进行镀膜。

如图4所示，第四进片传动单元中，各上层传动辊包括对称设置的左传动辊13和右传动辊14，开合机构包括左移动座15、右移动座16、左移动座导向轴17和右移动座导向轴18，左传动辊设于左移动座上，左移动座通过左移动座导向轴与镀膜室连接，右传动辊设于右移动座上，右移动座通过右移动座导向轴与镀膜室连接，左移动座和右移动座分别外接驱动机构(图中未示出)；其中，驱动机构可采用气缸，通过气缸驱动相应的左移动座沿左移动座导向轴或右移动座沿右移动座导向轴移动，从而带动左传动辊和右传动辊向两侧打开或向中部靠拢。

如图3所示，第四出片传动单元中，升降机构包括升降气缸19、升降导杆20和升降托板21，升降托板设于相邻两个下层传动辊之间的空隙内，升降托板底部设置升降气缸，升降托板两侧通过升降导杆与镀膜室连接；其中，升降气缸作为驱动机构，可带动升降托板沿升降导杆进行上下移动。

多个真空室中，如图2或图3所示，任意相邻两个真空室之间的侧壁上设有两个基片通道22，粗抽室与进出片平台相邻的侧壁上也设有两个基片通道22，各基片通道一侧对应设有一个真空锁23。其中，真空锁采用市面通用的真空锁机构即可。

如图1所示，粗抽室外侧设有第一抽真空机组，精抽室和镀膜室外侧设有第二抽真空机组；第一抽真空机组包括第一罗茨泵24和第一机械泵25，粗抽室、第一罗茨泵和第一机械泵通过管道依次连接；第二抽真空机组包括第二罗茨泵26、第二机械泵27、第一高真空泵28和第二高真空泵29，精抽室外侧设置第一高真空泵，镀膜室外侧设置第二高真空泵，第一高真空泵和第二高真空泵并联后，依次与第二罗茨泵和第二机械泵连接。其中，第一高真空泵内还设有第一精抽阀，第二高真空泵内还设有第二精抽阀；第一高真空泵和第二高真空泵均可采用分子泵或扩散泵。精抽室与镀膜室共用一套抽真空机组，当需要对精抽室或镀膜室进行抽真空时，只要控制其对于精抽阀的开度即可。在本磁控镀膜装置中，由于减少了粗抽室和精抽室的使用数量，抽真空机组的数量也相应减少，真空泵的使用数量大大减少，可有效降低设备成本。

通过上述装置可实现一种高效紧凑型磁控镀膜方法，包括以下步骤：

(1)基片放置于基片托板上后，由基片输送机构从进出片平台上依次送入粗抽室、精抽室和镀膜室，在镀膜室内，由S型的平面靶对基片表面进行镀膜处理；

(2)基片镀膜完成后，由基片输送机构依次送出镀膜室、精抽室和粗抽室，最后送至进出片平台上；基片的送入方向与送出方向相反。

上述高效紧凑型磁控镀膜装置及方法使用时，其原理具体如下：

当粗抽室的上真空锁和粗抽室的下真空锁打开后，进出片平台的第一进片传动单元和粗抽室的第二进片传动单元运行，将带有基片的基片托板从进出片平台送入粗抽室；同时，粗抽室的第二出片传动单元和进出片平台的第一出片传动单元运行，将粗抽室下方带有完成镀膜基片的基片托板从粗抽室送出进出片平台下方；

关闭粗抽室的上真空锁和粗抽室的下真空锁，这时粗抽室外侧的第一抽真空机组对粗抽室进行抽气，粗抽室真空压力达到5Pa时，精抽室的上真空内锁和精抽室的下真空内锁打开，这时，粗抽室的第二进片传动单元和精抽室的第三进片传动单元运行，将带有基片的基片托板从粗抽室送入精抽室；同时，精抽室的第三出片传动单元和粗抽室的第二出片传动单元运行，将放在精抽室下部的基片及基片托板从精抽室送出粗抽室。

关闭精抽室的上真空内锁和精抽室的下真空内锁，锁板关闭约1秒后，打开放气阀，向粗抽室放入大气，粗抽室的压力与大气压平衡后，打开精抽室的上真空锁和精抽室的下真空锁，以此重复上述的动作；

精抽室抽真空达2×10^-2pa以后，打开镀膜室的上真空锁和镀膜室的下真空锁，这时在精抽室上部的基片及基片托板，由精抽室的第三进片传动单元和镀膜室的第四进片传送单元运行，送入镀膜室；同时，在镀膜室下部的基片及基片托板，由镀膜室的第四出片传送单元和精抽室的第三出片传送单元运行，将其送出镀膜室。

关闭镀膜室的上真空锁和镀膜室的下真空锁，镀膜室外侧的第二抽真空机组对镀膜室进行抽气，真空度达8×10^-2pa后，向镀膜室充入Ar气，使镀膜室的真空压强达到1～3×10^-1pa范围，开磁控靶电源，对基片进行镀膜，镀膜结束后，位于镀膜室下部的升降气缸将镀膜室上部的基片及基片托板送入到镀膜室的第四出片传送单元上，这时等待重复上述的动作。

实施例2

本实施例一种高效紧凑型磁控镀膜装置，与实施例1相比较，其不同之处在于：镀膜装置中设有多个镀膜室，沿基片输送方向，粗抽室、精抽室和多个镀膜室依次并排连接。该结构的镀膜装置中，可通过多个镀膜室对基片表面进行多次镀膜。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。