制备DLC膜的工业型自动化气相沉积设备

摘要

本发明是制备DLC膜的工业型自动化气相沉积设备，解决巳有的气相沉积设备结构复杂，造价高，不易于操作、不能精确控制的问题。在该设备的沉积室内同时具有物理气相沉积（PVD）单元和物理化学气相沉积（PCVD）单元，既可以采用单一单元单独进行DLC膜的沉积，也可以交替使用两个单元进行连续的DLC的复合沉积，该设备由沉积室、供气系统、真空系统、加热系统、水冷系统、磁控溅射系统、工件高压绝缘装夹系统、电气控制系统、脉冲调制电源系统等组成，具有容量大、自动化程度高、精密度高、安全性强、可扩展性强、操作及维护简单、产品应用范围广等众多优点，可广泛应用于机械、航空航天、医药等诸多领域。

主权项

制备DLC膜的工业型自动化气相沉积设备，其特征在于由沉积室（Ⅰ）、供气系统（Ⅱ）、真空系统（Ⅲ）、加热系统（Ⅳ）、水冷系统（Ⅴ）、中频磁控溅射系统（Ⅵ）、工件高压绝缘装夹系统（Ⅶ）、电气控制系统（Ⅷ）及脉冲调制电源系统（Ⅸ）组成，供气系统（Ⅱ）由多路进气管及流量控制器组成，进气管的进气口固定于沉积室（Ⅰ）上部，沉积过程中，反应气体在电场中通过激发、电离、沉积在工件表面上，所述的真空系统（Ⅲ）与沉积室（Ⅰ）后侧的抽气口相连，由扩散泵（2）、机械泵（3）、罗茨泵（4）、单级旋片泵（5）、电动光栅阀（6）、放气阀（8）、高阀（7）、预抽阀（9）、维持阀（10）、前级阀（11）、旁路阀（12）、高真空规（13）、第1、2、3低真空规（14）、（16）、（17）、薄膜电容规（15）、预留真空测量口组成，抽气口经电动光栅阀（6）、分别经高阀（7）、预抽阀（9）、旁路阀（12）与扩散泵（2）、罗茨泵（4）、单级旋片泵（5）连接，扩散泵（2）分别经维持阀（10）、前级阀（11）与机械泵（3）、罗茨泵（4）连接，在只需要较低的真空的PCVD沉积过程中，只需要单级旋片泵（5）、罗茨泵（4）、旁路阀（12）、预抽阀（9），并通过电动光栅阀（6）控制抽速即可满足真空的需求；在需要较高真空的PVD沉积过程中，则需要增加扩散泵（2）、罗茨泵（4）、单级旋片泵（5）、前级阀（11）及高阀（7）共同作用，同样通过电动光栅阀（6）控制抽速；第1、2、3低真空规（14）、（16）、（17），高真空规（13），薄膜电容规（15）用于测量沉积室（Ⅰ）的气压；机械泵（3）用以维持扩散泵（2）中的真空，防止扩散泵（2）中的扩散泵油返油，所述的加热系统（Ⅳ）采用真空用铠装加热丝（32），并装有测温探头（33），加热丝成“U形”安装于沉积室（Ⅰ）内壁的加热丝安装板上，在加热丝与真空壁之间安装有双层衬板，以此避免涂层时对加热丝的污染，沉积时，加热丝通电加热，热量通过辐射的方式传导至工件上，使工件加热，所述的水冷系统（Ⅴ）由12路水排组成，水排采用不锈钢材料制作，其中四路水排连接磁控溅射系统（Ⅵ）的靶材，四路水排连接沉积室壁（Ⅰ），一路水排连接脉冲调制电源系统（Ⅸ），一路水排连接中频磁控溅射系统（Ⅵ）的电源，两路水排连接扩散泵（2），冷却水可以给各组件降温，防止各组件因温度过高而烧毁，连接于沉积室壁（Ⅰ）的冷却水还可以调节沉积过程中工件的温度，从而获得不同性能的涂层，中频磁控溅射系统（Ⅵ）是进行物理气相沉积时使用的系统，由带水冷的中频磁控溅射电源及溅射靶材组成，溅射靶材可根据涂层种类进行自由选择，沉积过程中，沉积室接溅射电源的正极，靶材接溅射电源的负极，接通电源后，气体在电场的作用下被离化成离子，将靶材原子溅射下来并沉积在工件上形成涂层，脉冲调制电源系统（Ⅸ）的正极接于沉积室（Ⅰ）上，阴极接于需要涂层的工件上，接通电源后，反应气体在电场中通过激发、电离、沉积在工件表面上，形成涂层，工件高压绝缘装夹系统（Ⅶ）由转盘及传动电机构成，工件装夹在转盘上，通过绝缘材料将工件与沉积室（Ⅰ）隔离开来，电气控制系统（Ⅷ）由上位机（26）和可编程控制器PLC（28）组成，可编程控制器PLC（28）通过输入输出端口（I/O）与真空计（29）、脉冲调制电源（30）、中频磁控电源（31）、质量流量计截止阀（34）、质量流量计（35）、扩散泵（2）、机械泵（3）、罗茨泵（4）、单级旋片泵（5）、电动光栅阀（6）、放气阀（8）、高阀（7）、预抽阀（9）、维持阀（10）、前级阀（11）、旁路阀（12）、加热丝（32）连接，测温探头（32）与温控仪（27）连接、温控仪（27）与上位机（26）连接，真空计（29）与沉积室（Ⅰ）连接、质量流量计截止阀（34）、质量流量计（35）与供气系统（Ⅱ）的多路进气管连接，可编程控制器PLC（28）通过网络与上位机（26）相连。