一种蒸镀膜厚校准装置的制作方法

1.本实用新型涉及真空蒸镀技术领域，具体涉及一种蒸镀膜厚校准装置。


背景技术：

2.真空蒸镀，简称蒸镀，是一种在真空条件下，采用加热蒸发的方式蒸发镀膜材料(或称膜料)并使之气化，气化后的粒子飞至基片表面凝聚成膜的工艺方法。蒸镀是使用较早、用途较广泛的气相沉积技术，具有成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构和性能独特等优点。
3.蒸镀工艺的控制关键就是控制膜厚，蒸镀设备控制膜厚的原理为：累积膜厚＝蒸镀速率
×
调节因子
×
蒸镀时间。其中蒸镀速率是由水晶晶振片监测的。水晶晶振片是镀金的水晶薄片，通电后会以一个固定的频率震动，当材料蒸镀到水晶晶振片表面时，由于质量改变和固有频率改变，膜厚控制器通过固有频率改变的大小，计算出当时的蒸镀速率。调节因子是一个修正参数，蒸镀速率实际是一个计算值，会与实际速率有偏差，此处引入调节因子值修正这个偏差，调节因子根据蒸镀累积膜厚和实际测量膜厚计算得出。随着固有频率的下降，沉积相同质量的材料固有频率改变的大小会变化，计算出的速率会逐渐增大，由于pi d控制器的调节，蒸镀速率会稳定在设定值，所以实际速率会逐渐变小，累积膜厚不变但最终实际膜厚变小，最终实际得到的膜厚达不到工艺设定的膜厚，随着时间推移这个偏差会越来越大，导致残次品的数量越来越多。
4.目前校准膜厚的方法是修改调节因子值，具体方式是用白玻璃或硅片蒸镀单一膜层，然后用椭偏仪或台阶仪测量膜厚，再根据调节因子计算公式计算新的调节因子值，此过程耗时长，在oled(有机发光器件)显示行业，一个器件材料有10多种，每一种材料都确认一次需要1-2天的时间，而且测量膜厚的单一膜层不能用于产品，测量完成后只能报废，造成材料和基板的浪费。


技术实现要素：

5.本实用新型为了解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，提供了一种蒸镀膜厚校准装置。
6.本实用新型解决其技术问题的解决方案是：
7.一种蒸镀膜厚校准装置，包括水晶晶振片、振荡器、控制系统、电源、蒸发源、校准机构和蒸镀室；所述蒸发源和所述水晶晶振片均位于所述蒸镀室内，所述水晶晶振片位于所述蒸发源的上方；所述水晶晶振片与所述振荡器电性连接，所述振荡器与所述控制系统电性连接；所述校准机构与所述水晶晶振片连接，所述校准机构与所述控制系统电性连接，所述控制系统和所述蒸发源均与所述电源电性连接。
8.本实用新型至少具有如下有益效果：随着蒸镀的进行，水晶晶振片的固有频率变小，活性下降，为了保证能够沉积相同质量的材料，需要保证水晶晶振片固有频率的变化一致，因此，随着蒸镀时间变长，控制系统会通过校准机构调节水晶晶振片和蒸发源的距离，
即发送相应的控制命令至校准机构，校准机构工作，使水晶晶振片与蒸发源之间的距离减小，增大沉积到水晶晶振片表面的材料量，从而保证固定频率变化的量不变，进而保证实际计算的蒸镀速率不变，降低最终得到的实际膜厚的误差。
9.作为上述技术方案的进一步改进，所述蒸镀室的上方设有通孔，所述通孔的两端沿上下方向延伸，所述通孔上设有连接轴，所述蒸镀室的内部设有晶振片支架，所述校准机构设在所述蒸镀室的上方，所述连接轴的上端与所述校准机构连接，所述连接轴的下端与所述晶振片支架连接，所述水晶晶振片设在所述晶振片支架上，校准机构通过连接轴控制晶振片支架的移动位置，从而能够更好地控制水晶晶振片与蒸发源之间的距离。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述校准机构包括第一调节组件和第二调节组件，所述第一调节组件和所述第二调节组件均设在所述蒸镀室的上方，所述第一调节组件与所述第二调节组件连接，所述第二调节组件与所述晶振片支架连接，所述第一调节组件和所述第二调节组件均与所述控制系统电性连接，第一调节组件用于调节水晶晶振片与蒸发源之间在竖直方向上的距离，当第一调节组件无法继续带动晶振片支架移动时，第二调节组件能够控制晶振片支架转动，从而使水晶晶振片转动一定的角度，在一定程度上也能够调节水晶晶振片与蒸发源之间的直线距离。
11.作为上述技术方案的进一步改进，所述第一调节组件包括第一电机、第一齿轮和齿条，所述第一电机设在所述蒸镀室的上方，所述第一电机的输出端与所述第一齿轮连接，所述第一电机用于驱使所述第一齿轮转动，所述齿条呈竖直设置，所述第一齿轮与所述齿条啮合，所述第一齿轮用于驱使所述齿条沿上下方向移动，所述齿条的下端与所述第二调节组件连接，第一电机驱使第一齿轮转动，第一齿轮带动齿条沿上下方向移动，从而带动水晶晶振片沿上下方向移动，能够更好地调节水晶晶振片与蒸发源之间的距离。
12.作为上述技术方案的进一步改进，所述第二调节组件包括第二电机、第二齿轮和第三齿轮，所述第二电机设在所述蒸镀室的上方，所述第二电机的输出端与所述第二齿轮连接，所述第二电机用于驱使所述第二齿轮绕上下延伸的轴线转动，所述第三齿轮设在所述齿条的下方，所述第三齿轮与所述齿条连接并能相对所述齿条绕上下延伸的轴线转动，所述第二齿轮与所述第三齿轮啮合，所述第三齿轮与所述连接轴固定连接，第二电机驱使第二齿轮转动，第二齿轮转动带动第三齿轮转动，从而带动晶振片支架和水晶晶振片转动一定的角度，在一定程度上也能够调节水晶晶振片与蒸发源之间的直线距离。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述第一调节组件还包括第一减速齿轮组，所述第一电机的输出端与所述第一减速齿轮组连接，所述第一减速齿轮组和所述第一齿轮连接；所述第二调节组件还包括第二减速齿轮组，所述第二电机的输出端与所述第二减速齿轮组连接，所述第二减速齿轮组和所述第二齿轮连接，通过使用减速齿轮组将电机的动力传递至齿轮，能够更好地控制齿轮的转速。
14.作为上述技术方案的进一步改进，所述校准机构还包括安装支架，所述安装支架设在所述蒸镀室的上方，所述安装支架上设有导向轨道，所述齿条滑动连接在所述导向轨道上并能沿上下方向移动，使齿条能够更好地沿竖直方向进行上下移动。
15.作为上述技术方案的进一步改进，所述控制系统包括控制器和膜厚控制仪，所述振荡器与所述膜厚控制仪电性连接，所述膜厚控制仪与所述控制器电性连接，所述控制器分别与所述第一电机和所述第二电机电性连接，所述电源分别与所述控制器和所述膜厚控
制仪电性连接，膜厚控制仪用于读取水晶晶振片的频率，并负责计算蒸镀速率以及累积膜厚，控制器读取膜厚控制仪中关于水晶晶振片的数据，控制器根据初始频率和当前频率计算出水晶晶振片需要移动的距离和转动的角度，控制器将相应的控制命令以电信号的形式传递至校准机构。
16.作为上述技术方案的进一步改进，所述蒸镀室内部设有蒸发源支架，所述蒸发源设在所述蒸发源支架上，能够更加平稳地放置蒸发源。
17.作为上述技术方案的进一步改进，所述蒸发源为温度蒸发源，能够蒸镀难熔材料，而且膜层纯度高。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
19.图1是本实用新型实施例所提供的蒸镀膜厚校准装置的结构示意图；
20.图2是本实用新型实施例所提供的蒸镀膜厚校准装置的校准机构的主视图；
21.图3是本实用新型实施例所提供的蒸镀膜厚校准装置的校准机构的俯视图。
22.图中：100、水晶晶振片；200、振荡器；300、控制系统；310、控制器；320、膜厚控制仪；400、电源；500、蒸发源；600、蒸镀室；700、校准机构；710、第一调节组件；711、第一电机；712、第一齿轮；713、第一减速齿轮组；714、齿条；720、第二调节组件；721、第二电机；722、第二齿轮；723、第三齿轮；724、第二减速齿轮组；730、安装支架；800、连接轴；900、晶振片支架。
具体实施方式
23.本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.在本实用新型的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
26.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
27.如图1所示，一种蒸镀膜厚校准装置，包括水晶晶振片100、振荡器200、控制系统
300、电源400、蒸发源500、校准机构700和蒸镀室600。蒸镀室600的内部设有用于蒸镀的蒸镀腔，蒸发源500和水晶晶振片100均位于蒸镀腔内，水晶晶振片100位于蒸发源500的上方，水晶晶振片100与振荡器200电性连接，振荡器200与控制系统300电性连接；控制系统300和蒸发源500均与电源400电性连接，校准机构700与水晶晶振片100连接，校准机构700与控制系统300电性连接。
28.在本实施例中，控制系统300包括控制器310和膜厚控制仪320，振荡器200与膜厚控制仪320电性连接，膜厚控制仪320与控制器310电性连接，控制器310与校准机构700电性连接，电源400分别与控制器310和膜厚控制仪320电性连接，膜厚控制仪320用于读取水晶晶振片100的频率，并负责计算蒸镀速率以及累积膜厚，控制器310读取膜厚控制仪320中关于水晶晶振片100的数据，控制器310根据初始频率和当前频率计算出水晶晶振片100需要移动的距离和转动的角度，控制器310将相应的控制命令以电信号的形式传递至校准机构700。
29.在本实施例中，蒸镀室600内部设有蒸发源支架，蒸发源支架与蒸镀室600固定连接，例如焊接或螺栓连接，蒸发源500设在蒸发源支架上，能够更加平稳地放置蒸发源500。
30.在本实施例中，蒸发源500为温度蒸发源，能够蒸镀难熔材料，而且膜层纯度高。
31.在一些其他的实施例中，蒸发源500也可以是电子束蒸发源。
32.如图2和图3所示，蒸镀室600的上方设有通孔，通孔的两端沿上下方向延伸，通孔上设有连接轴800，连接轴800呈竖直设置，更具体的是，通孔上还设有轴套，轴套与蒸镀室600固定连接，例如粘接，连接轴800活动连接在轴套上并能沿上下方向移动。
33.在本实施例中，通孔上还设有密封圈，可以提升蒸镀室600的密封效果，能够保证蒸镀室600的真空度。
34.如图1所示，蒸镀室600的内部设有晶振片支架900，校准机构700设在蒸镀室600的上方，连接轴800的上端与校准机构700连接，连接轴800的下端与晶振片支架900连接，水晶晶振片100设在晶振片支架900上。
35.如图2和图3所示，校准机构700包括第一调节组件710和第二调节组件720，第一调节组件710和第二调节组件720均设在蒸镀室600的上方，第一调节组件710与第二调节组件720连接，第二调节组件720与晶振片支架900连接，第一调节组件710和第二调节组件720均与控制系统300电性连接，第一调节组件710用于调节水晶晶振片100与蒸发源500之间在竖直方向上的距离，当第一调节组件710无法继续带动晶振片支架900移动时，第二调节组件720能够控制晶振片支架900转动，从而使水晶晶振片100转动一定的角度，在一定程度上也能够调节水晶晶振片100与蒸发源500之间的直线距离。
36.如图2和图3所示，校准机构700还包括安装支架730，安装支架730设在蒸镀室600的上方，安装支架730与蒸镀室600固定连接，例如焊接，第一调节组件710和第二调节组件720均设在安装支架730上。
37.如图2和图3所示，第一调节组件710包括第一电机711、第一齿轮712、第一减速齿轮组713和齿条714，第一电机711固定连接在安装支架730上，例如焊接或螺栓连接，第一电机711的输出端与第一减速齿轮组713连接，第一减速齿轮组713和第一齿轮712连接，第一齿轮712与齿条714啮合，齿条714呈竖直设置，安装支架730上设有导向轨道，齿条714滑动连接在导向轨道上并能沿上下方向移动，使齿条714能够更好地沿竖直方向进行上下移动，
更具体的是，安装支架730上设有限位挡板，限位挡板与安装支架730固定连接，例如焊接，限位挡板环绕齿条714设置，限位挡板围成的区域即为导向轨道，第一电机711驱使第一齿轮712转动，第一齿轮712转动带动齿条714沿上下方向移动，齿条714的下端与晶振片支架900连接，从而能够带动水晶晶振片100沿上下方向移动，能够更好地调节水晶晶振片100与蒸发源500之间的距离。
38.在本实施例中，第一齿轮712绕前后方向延伸的轴线转动，齿条714的左侧设有啮齿，第一齿轮712位于齿条714的左侧，第一齿轮712与齿条714啮合。
39.如图2和图3所示，第二调节组件720包括第二电机721、第二齿轮722、第二减速齿轮组724和第三齿轮723，第二电机721固定连接在安装支架730上，例如焊接或螺栓连接，第二电机721的输出端与第二减速齿轮组724连接，第二减速齿轮组724和第二齿轮722连接，第二电机721用于驱使第二齿轮722绕上下延伸的轴线转动。
40.在本实施例中，齿条714的下端设有转轴，转轴呈竖直设置，转轴的上端与齿条714的下端固定连接，例如焊接，第三齿轮723设在齿条714的下方，第三齿轮723转动连接在转轴上，即第三齿轮723能够绕上下延伸的轴线转动，第三齿轮723则与连接轴800固定连接，例如焊接，转轴的轴线、第三齿轮723的轴线和连接轴800的轴线位于同一直线上，更具体的是，晶振片支架900的形状为圆形，晶振片支架900的轴线与连接轴800的轴线平行但并不位于同一直线上，第二齿轮722与第三齿轮723啮合，第二电机721驱使第二齿轮722转动，第二齿轮722转动带动第三齿轮723转动，从而带动晶振片支架900和水晶晶振片100转动一定的角度，在一定程度上也能够调节水晶晶振片100与蒸发源500之间的直线距离。
41.在本实施例中，第二齿轮722的轴向长度大于第三齿轮723的轴向长度，即使第三齿轮723上下移动，也能够确保第二齿轮722与第三齿轮723啮合。
42.在本实施例中，第一电机711、第一齿轮712和第一减速齿轮组713位于齿条714的左侧，第二电机721、第二齿轮722和第二减速齿轮组724位于齿条714的右侧，布局合理，校准机构700的稳定性更高。
43.在本实施例中，控制器的控制方式比较简单，膜厚控制仪采用的是现有的常用的膜厚控制仪，而控制器采用西门子的51单片机或常用的plc控制器进行简单的设计便能实现相应的功能，因此，控制器控制的方式不属于本实用新型的保护范围，属于现有技术，本实用新型主要保护的是控制器与其余部件之间的连接方式。
44.以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。