第八章真空镀膜机的设计

第八章 真空镀膜机设计The Design of Vacuum Coating Equipments

8.1真空设备设计原则 8.1真空设备设计原则⑴先功能，后结构。先给出指标参数、生 产要求、功能 ⑵先核心，后辅助。由内向外。先决定 靶 尺寸、靶基距 ⑶先局部，后整体。再由整体，定局部。 ⑷先设计，后校核。由粗到细。

镀膜机常用技术指标镀膜方法：CVD,PVD(蒸发、溅射、离子镀、 镀膜方法：CVD,PVD(蒸发、溅射、离子镀、 复合镀) 被镀工件的形状、尺寸；工件架尺寸；真空室尺 寸； 生产方式：连续、半连续、周期式。生产周期。 生产量。生产速率。 技术参数：设备极限真空度、工作本底真空度、 工作真空度、工作气氛； 漏率、抽空时间、恢复真空时间。 工作(烘烤)温度；(热处理炉、冻干机) 膜厚不均匀程度； 功率；最高电压；

8.2真空镀膜机的分类 8.2真空镀膜机的分类 ——按作业方式划分 ——按作业方式划分(1)间歇式(周期式) 特点：一个真空室。如钟 罩式、盒式的蒸发、溅射镀膜机。 一个周期内的工序：装料、抽空、镀膜、放气、出 炉。 (2)半连续式(节拍式) 特点：常常有2个或2个 特点：常常有2个或2 以上真空室，双室有不同的真空度。 节拍式作业。如大卷绕半连续蒸发镀膜机、枚叶式 节拍溅射镀膜机。 (3)连续式 特点：有多个真空室，分别完 成不同的功能，保持真空度不变。 基片(工件)依次从一端进入，从另一端输出。

真空镀膜机的构成真空室与机架 源—基系统(蒸发源、溅射靶+工件架) 基系统(蒸发源、溅射靶+ 真空系统 供电系统 测量与控制系统 水冷系统 充气系统 其它辅助系统

8.3真空室与机架 8.3真空室与机架 ------- 1结构布置立式——中轴线垂直，高度尺寸大 立式——中轴线垂直，高度尺寸大 卧式——中轴线水平，长度尺寸大。 卧式——中轴线水平，长度尺寸大。 又分 立卧(高度尺寸第二大) 平卧(高度尺寸最小)

8.3真空室与机架 8.3真空室与机架 ------- 2外形钟罩式 (垂直提升，有机架、台面) 扁箱式 (平板形基片)如 立卧或平卧、 周期或连续式、平板玻璃镀膜机 方箱式 前开门 圆筒式 前开门，蚌壳炉(门大，可装大 工件)。 盒式 长方形 圆形 上揭盖(垂直提升， 有机架、台面) 球形 适于化学气相合成，可接许多接口 (分析仪器),并都对准中心

8.3真空室与机架 8.3真空室与机架 -------3 -------3功能作用与要求形成并保持真空环境； 耐压要求、漏率要求、耐温要求 摆放、布置内外各个系统；提供安装位置、 接口、并要便于作业功能作用与要求

8.3真空室与机架 8.3真空室与机架 ------- 4构成与

附件室体——壁厚考虑强度，水冷考虑温度 室体——壁厚考虑强度，水冷考虑温度 (盘管 式、间壁式),焊接考虑工艺 法兰——门与接口的法兰，要符合标准， 法兰——门与接口的法兰，要符合标准， 接管 的加工工艺 门——强度问题、大法兰平整问题、密 ——强度问题、大法兰平整问题、密 封问题(钟罩式、开门式)、门拉手、 门锁 门轴支撑结构(钟罩悬挂、开启式、简 单与复杂门轴、弯臂式、双自由度或平 动)

8.3真空室与机架 8.3真空室与机架 ------- 4构成与附件底板——支撑整个真空室和工件，厚，开 底板——支撑整个真空室和工件，厚，开 许多接口，底板布置 观察窗——基本要求：看得清； 观察窗——基本要求：看得清； 内部照明：借助烘烤灯、辉光、弧光， 专用灯。 保持真空、橡胶密封低真空普通窗、金属 密封超高真空石英窗。 特殊要求：防污染。防污染措施：转动式 或百叶窗式挡板、卷膜、双层玻璃。

8.3真空室与机架 8.3真空室与机架 ------- 4构成与附件动密封——用途：工件转架、、工件传送、 动密封——用途：工件转架、、工件传送、 各种挡板、转靶、机械手(拨叉、送料杆) 橡胶圈、皮碗密封(不能用润滑液，低速 蠕动), 波纹管及胶片密封，磁耦合传动，磁流体 密封 辐射与屏蔽屏—— 辐射与屏蔽屏—— 支撑与绝缘件—— 支撑与绝缘件——

8.4工件架 8.4工件架 -------1 -------1 功能作用与要求多装料 装卡要求 利于膜厚分布 满足对基片的要求(加偏压、加热 冷 却)

8.4工件架 8.4工件架 ------- 2 结构形式与真空室形式及源靶布置方式相匹配 包括静止工件架、基片转架和多自由度工 件架 静止镀镜 杆式工件架，小车式 三球面行星轮系(钟罩式室体、小平面蒸 发源、上拨动)

8.4工件架 8.4工件架 ------- 2 结构形式公转与自转公转与自转-行星杆系(立式前开门体、中 心圆柱靶或两侧平面靶或多弧) 蒸发(或溅射)用多自由度旋转平台 (盒式室体、多功能实验设备，可调3 (盒式室体、多功能实验设备，可调3维位 置和角度) 筒形工件架 2种(多弧镀钻头) (堆积滚 动、镀膜电阻， 小元件表面) 大卷绕系统 (半连续) 连续镀膜送件平台(卧式胶辊，立式槽轮， 带小车)

8.4工件架 8.4工件架 工件装卡( ------- 3 工件装卡(夹)方式挂 夹 卡 粘 插 电弧离子镀镀钻头的多种装法

8.4工件架 8.4工件架 ------- 4 驱动机构定速运行——交流电机+ 定速运行——交流电机+减速器 调速要求——直流电机+ 调速要求——直流电机+减速器、步进电 机； 皮带轮传动可防卡死 功耗计算