[發(fā)明專利]一種立式真空濺射鍍膜生產(chǎn)線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310690991.6
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN104004999A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃國興;孫桂紅;祝海生;黃樂;梁紅;吳永光
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭宏大真空技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/35;C23C14/56
• 代理公司: 上海精晟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及真空鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，具體說，是涉及一種立式真空濺射鍍膜生產(chǎn)線。

背景技術(shù)

真空鍍膜技術(shù)初現(xiàn)于20世紀(jì)30年代，四五十年代開始出現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)開始于20世紀(jì)80年代，在電子、宇航、包裝、裝潢、燙金印刷等工業(yè)中取得廣泛的應(yīng)用。真空鍍膜技術(shù)是一種新穎的材料合成與加工的新技術(shù)，是表面工程技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分。真空鍍膜技術(shù)是利用物理、化學(xué)手段將固體表面涂覆一層特殊性能的鍍膜，從而使固體表面具有耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、防輻射、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、絕緣和裝飾燈許多優(yōu)于固體材料本身的優(yōu)越性能，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長產(chǎn)品壽命、節(jié)約能源和獲得顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的作用。需要鍍膜的被稱為基片，鍍的材料被稱為靶材。濺射鍍膜是真空鍍膜中最主要的方法，該技術(shù)是在真空中利用荷能粒子轟擊靶表面，使被轟擊出的粒子沉積在基片上。在磁控濺射鍍膜工藝中，對磁控濺射鍍膜設(shè)備的質(zhì)量要求很高，而在磁控濺射鍍膜設(shè)備中，磁控濺射陰極尤為重要。目前普遍采用平面磁控濺射陰極（后簡稱“平面陰極”）或旋轉(zhuǎn)磁控濺射陰極（后簡稱“旋轉(zhuǎn)陰極”）。平面陰極因其轟擊軌道和靶材均是固定設(shè)置的這一結(jié)構(gòu)上設(shè)計的缺點(diǎn)，靶材沉積利用率非常低（小于20%）；尤其在使用一段時間后，靶材表面會形成“跑道狀”濺射凹坑，不僅會破壞鍍膜層的均勻性，嚴(yán)重影響后期鍍膜的穩(wěn)定性和均勻性；而且需要經(jīng)常更換靶材，給連續(xù)生產(chǎn)帶來了極大的不便且造成靶材不能充分利用的資源。而后研發(fā)的旋轉(zhuǎn)陰極相較上述平面陰極而言，提高了靶材利用率，有效減少了打弧和靶面掉渣，工藝穩(wěn)定性更佳，可消除平面陰極較易形成的再沉積區(qū)等多重優(yōu)點(diǎn)；由于技術(shù)不成熟，會出現(xiàn)漏水、漏氣和陰極短路的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響鍍膜的質(zhì)量和設(shè)備的使用壽命。尤其是：1、旋轉(zhuǎn)陰極的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，附加部件多，且需要驅(qū)動系統(tǒng)配合，設(shè)備的投資要明顯高于平面陰極；2、由于帶有移動部件，生產(chǎn)中真空密封會出現(xiàn)泄漏，盡管采用最為簡單、最小程度的更換密封，相較平面陰極仍需要更高的維護(hù)成本；3、旋轉(zhuǎn)陰極增加了生產(chǎn)線中的不穩(wěn)定因素，給生產(chǎn)線的穩(wěn)定性帶來了一定的影響。目前應(yīng)用最為廣泛的平面陰極為矩形平面磁控陰極，是磁控濺射平面類靶材的主流結(jié)構(gòu)。它的優(yōu)點(diǎn)是靶的材質(zhì)受到的限制少，對金屬板材一般可以采用直冷結(jié)構(gòu)，對其它的貴金屬、難以加工的金屬和脆性材料(如硅、石墨、ITO燒結(jié)靶等)可以采用間冷結(jié)構(gòu)。此陰極的濺射面積大，整體制作和維護(hù)成本均較低。但是，矩形平面靶的最大劣勢是由于磁控濺射的獨(dú)特物理過程造成的低靶材利用率。其靶面的典型刻蝕形狀如圖1和圖2所示，上面較寬，下面寬度連續(xù)收縮，到最后成一條深而細(xì)的溝槽。但提升平面陰極的利用率成為了平面陰極應(yīng)用和研發(fā)中最為重要的研究內(nèi)容。現(xiàn)有平面陰極產(chǎn)品中有采用在磁路結(jié)構(gòu)中增加了高磁導(dǎo)率的分流片，以此改變陰極的磁場分布，提高了靶材表面平行感應(yīng)強(qiáng)度分布的均勻性，即提高了靶材刻蝕的寬度，因此一定程度上提高了靶材的利用率。但該陰極裝置受本身尺寸精度和強(qiáng)磁場吸引力的影響，尤其在安裝時，裝配精度很難滿足設(shè)計精度的要求。中國專利CN201778106U公開了一種真空鍍膜設(shè)備中的矩形平面磁控陰極結(jié)構(gòu)，該陰極結(jié)構(gòu)在一定程度上解決了上述問題，但其靶材利用率仍不能達(dá)到質(zhì)的飛躍。中國專利CN201770767U公開了一種真空鍍膜的陰極裝置，該專利主要解決的技術(shù)問題是簡化了更換靶材的工序，節(jié)約了更換靶材所需的時間，并沒有解決靶材利用率低的技術(shù)問題。中國專利CN201981253U公開了一種矩形平面磁控濺射陰極，針對設(shè)有陽極框的濺射陰極的缺點(diǎn)，取消了陽極框，簡化了結(jié)構(gòu)；此外改進(jìn)了屏蔽罩結(jié)構(gòu)，避免屏蔽罩接地這一問題；該平面陰極的改進(jìn)仍未能提高靶材的利用率。

在真空鍍膜生產(chǎn)線中，真空環(huán)境鍍膜的需要，會保持生產(chǎn)線的進(jìn)出口處完全封閉，通常采用分別設(shè)置有門閥，在基片進(jìn)出生產(chǎn)線時，該門閥會相應(yīng)的打開。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用人工操作此門閥的開關(guān)，即通過其他設(shè)備接收到基片進(jìn)出的信號（或計算基片在基片傳送流水線和鍍膜流水線運(yùn)行的時間）后，人工打開生產(chǎn)線進(jìn)口或出口的門閥。然而，因?yàn)椴荒芎軠?zhǔn)確接收基片進(jìn)出的信號，且人為控制的動作有一定的延遲性，通常不能很及時的打開進(jìn)口和出口的門閥，這樣使生產(chǎn)效率降低。此外，真空鍍膜生產(chǎn)線對真空的環(huán)境要求非常高，這樣真空腔室的門體的厚度會增加，相應(yīng)地，生產(chǎn)線進(jìn)口和出口的門閥的厚度增加，人工操作控制的難度增加。