類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，包括依次設置的呈真空狀態的進架室、DLC鍍膜室以及出架室，還包括貫穿各室的軌道，軌道上設置用于裝夾待鍍膜基材的可在軌道上勻速移動的基材架，DLC鍍膜室為可同時實現PVD磁控濺射和CVD氣相沉積的復合鍍膜腔室，其內設置用于鍍制DLC膜的第一工作靶。本方案通過將PVD和CVD鍍膜方式結合應用于DLC膜鍍制，同時設置軌道和基材架，可以大面積連續的對待鍍膜基材表面鍍制DLC膜，與PECVD單體鍍膜設備、激光及離子束沉積設備相比，其性價比突出并且生產成本低廉，量產能力遠遠高于PECVD等設備的量產能力，提高了生產效率，降低了生產成本。
【專利說明】類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鍍膜【技術領域】，尤其涉及一種鍍制類金剛鉆石膜的連續型鍍膜裝置。
【背景技術】
[0002]1971年德國的Aisenberg和Chabot采用碳離子束首次制備出了具有金剛石特征的非晶態碳膜，由于所制備的薄膜具有與金剛石相似的性能，Aisenberg于1973年首次把它稱之為類金剛鉆石膜(DLC膜)。類金剛鉆石膜有著和金剛石幾乎一樣的性質，如高硬度、耐磨損、高表面光潔度、高電阻率、優良的場發射性能，高透光率及化學惰性等，它的產品廣泛應用在機械、電子、微電子機械系統(MEMS)、光學和生物醫學等各個領域。類金剛鉆石膜的沉積溫度低、表面平滑，具有比金剛石膜更高的性價比且在相當廣泛的領域內可以代替金剛鉆石膜，所以自80年代以來一直是研究的熱點。類金剛鉆石膜(DLC膜)的低摩擦系數和高耐磨性使類金剛鉆石膜已在切削工具、磁存儲、人工關節等領域得到廣泛的應用。
[0003]現階段，類金剛鉆石量產設備也主要應用于刀具表面超硬膜，延長刀具壽命，硬盤磁碟，磁頭保護膜。設備主要為單體式鍍膜機，設備價格昂貴，且現有設備工藝無法大批量經濟生產，應用于無色透明的光學類金剛鉆石保護膜。無色透明的類金剛鉆石膜可以在保證光學組件的光學性能的同時，明顯地改善其耐磨性和抗蝕性，現在已被應用于光學透鏡的保護膜，光盤保護膜、手表表面的保護膜、眼鏡片(玻璃、樹脂)保護膜以及汽車擋風玻璃保護膜等。另一光學性質是其紅外增透保護特性，即它不僅具有紅外增透作用，又有保護基底材料的功能，可作為紅外區的增透和保護膜。但由于不能實現低成本大規模量產，推廣一直受限制。
[0004]目前，由于工藝技術及設備的影響，不能實現低成本，大規模生產，僅限于小批量生產，及實驗室階段。例如，中國專利文獻CN100337881C公開一種“包覆有DLC薄膜的塑料容器及其制造設備和制作方法”，其中，制造設備包括一個源氣體供給裝置，其具有一個容器側電極，該容器側電極形成了一個用于收容帶有頸部的塑料容器的減壓腔室的一部分，和一個對應于所述容器側電極的相對電極，該相對電極被設置在所述塑料容器的內部或者開口上方，所述容器側電極與相對電極經由一個絕緣體相互面對，該絕緣體也形成了所述減壓腔室的一部分，一條源氣體進入導管，一個排氣裝置，以及一個高頻供給裝置，所述容器側電極被制成使得當所述容器被收容起來時，環繞在容器頸部周圍的內壁的平均孔內徑小于環繞在容器本體部分周圍的內壁的平均孔內徑，并且在所述頸部處于一個相對于容器豎直方向的水平橫剖面中容器外壁與容器側電極內壁之間的平均距離被制成大于在所述本體部分處于一個相對于容器豎直方向的水平橫剖面中容器外壁與容器側電極內壁之間的平均距離。此制造設備在對產品鍍制DLC膜時，只能單件鍍制，不能實現大批量生產，生產效率低，制造成本高。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，以解決上述技術問題。
[0006]為達此目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0007]—種類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，包括依次設置的呈真空狀態的進架室、DLC鍍膜室以及出架室，還包括貫穿所述進架室、所述DLC鍍膜室以及出架室的軌道，所述軌道上設置用于裝夾待鍍膜基材的可在所述軌道上勻速移動的基材架，所述DLC鍍膜室為可同時實現PVD磁控濺射和CVD氣相沉積的復合鍍膜腔室，所述DLC鍍膜室內設置用于鍍制DLC膜的第一工作革巴。
[0008]本方案的鍍膜裝置主要用于光學器件、平板顯示器、保護玻璃及觸摸屏產品等表面的鍍膜，通過將其DLC鍍膜室設置為可同時實現PVD磁控濺射和CVD氣相沉積的復合鍍膜腔室，并配合恒速運動的基材架，可以實現連續大面積的鍍膜生產。
[0009]作為類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置的一種優選方案，所述進架室與所述DLC鍍膜室之間設置工藝室，所述工藝室為磁控濺射工藝室，所述工藝室內設置有對所述待鍍膜基材表面鍍制過渡層的第二工作靶。
[0010]優選的，所述第二工作靶為硅靶。
[0011]進一步的，所述過渡層為Si層或S1x層。通過在待鍍膜基材表面鍍制Si或者S1x過渡層，可以改善DLC膜的附著性能。
[0012]進一步的，在所述工藝室內設置離子源，用于對待鍍膜基材的表面進行清洗。
[0013]作為類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置的一種優選方案，所述工藝室與所述DLC鍍膜室之間設置氣氛隔離室，所述氣氛隔離室為可對所述工藝室和所述DLC鍍膜室之間的氣氛進行隔離的狹縫及分子泵軟隔離腔室。
[0014]作為類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置的一種優選方案，所述第一工作靶為硅靶或石墨靶。
[0015]作為類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置的一種優選方案，所述DLC鍍膜室包括第一腔體，所述第一腔體內設置有鍍膜用工作氣體，所述第一工作靶通過絕緣體固定在所述第一腔體內并位于所述待鍍膜基材的一側。
[0016]進一步的，所述待鍍膜基材上連接有偏置電壓，所述絕緣體一端與所述第一工作靶連接，另一端穿過所述第一腔體并延伸至所述DLC鍍膜室外，所述第一腔體的內壁上設置罩蓋所述第一工作靶和所述絕緣體的第一陽極罩，所述第一陽極罩上對應所述第一工作靶開設有靶孔，所述絕緣體內并位于所述第一工作靶的一側設置磁鐵，所述磁鐵遠離所述第一工作靶的一側設置第一陰極，所述第一陰極電連接有電極。
[0017]通過將第一工作靶選用硅靶，以在DLC鍍膜室內采用高純硅靶磁控濺射+CVD工藝對待鍍膜基材表面鍍制硅摻雜含氫類金剛鉆石膜(DLC膜)。
[0018]通過將第一工作靶選用石墨靶，以在DLC鍍膜室內采用高純石墨靶磁控濺射+CVD工藝對待鍍膜基材表面鍍制含氫類金剛鉆石膜(DLC膜)。
[0019]作為類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置的一種優選方案，所述第一腔體外設置冷卻水管，所述冷卻水管的出水端延伸至所述絕緣體內并位于所述第一工作靶的一側，用于對所述第一工作靶進行冷卻。
[0020]進一步的，所述第一腔體上設置用于抽取真空的真空孔和用于通入所述工作氣體的工作氣體孔。
[0021 ] 進一步的，所述第一腔體上設置觀察窗。
[0022]作為類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置的一種優選方案，所述進架室與所述工藝室之間設置第一真空過渡室，和/或，所述出架室與所述DLC鍍膜室之間設置第二真空過渡室。
[0023]作為類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置的一種優選方案，所述進架室、所述第一真空過渡室、所述工藝室、所述氣氛隔離室、所述DLC鍍膜室、所述第二真空過渡室以及所述出架室均與真空抽空系統連接，所述真空抽空系統包括第一真空抽空系統和第二真空抽空系統，所述進架室和所述出架室與所述第二真空抽空系統連接，所述第一真空過渡室、所述工藝室、所述氣氛隔離室、所述DLC鍍膜室以及所述第二真空過渡室與所述第一真空抽空系統連接。
[0024]作為類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置的一種優選方案，所述進架室與所述第一真空過渡室之間、所述第一真空過渡室與所述工藝室之間、所述DLC鍍膜室與所述第二真空過渡室之間，所述第二真空過渡室與所述出架室之間、所述出架室與外界以及所述進架室與外界之間均設置有隔離閥。
[0025]作為類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置的一種優選方案，所述進架室、所述第一真空過渡室、所述工藝室、所述氣氛隔離室、所述DLC鍍膜室、所述第二真空過渡室以及所述出架室呈直線型或者U型布置。
[0026]優選的，所述DLC鍍膜室使用的電源為RF電源、高頻率脈沖直流電源、磁控濺射電源中的任意一種。當然，本領域技術人員可以獲知其它可以使用的電源也同樣適用于本實用新型。
[0027]本實用新型的有益效果:本方案通過將PVD和CVD鍍膜方式結合應用于DLC膜鍍制，同時設置軌道和基材架，可以大面積連續的對待鍍膜基材表面鍍制DLC膜，與PECVD單體鍍膜設備、激光及離子束沉積設備相比，其性價比突出并且生產成本低廉，量產能力遠遠高于PECVD等設備的量產能力，提高了生產效率，降低了生產成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]下面根據附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0029]圖1為本實用新型的實施例所述的類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置的結構示意圖；
[0030]圖2為圖1中所示的DLC鍍膜室的結構示意圖。
[0031]圖1 中:
[0032]1、進架室；2、第一真空過渡室；3、工藝室；4、氣氛隔離室；5、DLC鍍膜室；6、第二真空過渡室；7、出架室；8、隔離閥；9、第一真空抽空系統；10、第二真空抽空系統；11、待鍍膜基材；12、第一工作靶；13、第二工作靶；14、離子源。
[0033]圖2 中:
[0034]510、第一腔體；511、絕緣體；512、偏置電壓；513、第一陽極罩；514、祀孔；515、磁鐵；516、第一陰極；517、電極；518、冷卻水管；519、真空孔；520、工作氣體孔；521、觀察窗。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本實用新型的技術方案。
[0036]如圖1和2所示，本實用新型實施例所述的類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，包括依次設置的呈真空狀態的進架室1、工藝室3、氣氛隔離室4、DLC鍍膜室5以及出架室7，還包括貫穿進架室1、工藝室3、氣氛隔離室4、DLC鍍膜室5以及出架室7的軌道，軌道上設置用于裝夾待鍍膜基材11的可在軌道上勻速移動的基材架，工藝室3為磁控濺射工藝室，工藝室3內設置有對待鍍膜基材11表面鍍制過渡層的第二工作靶13，DLC鍍膜室5為可同時實現PVD磁控濺射和CVD氣相沉積的復合鍍膜腔室，DLC鍍膜室5內設置用于鍍制DLC膜的第一工作靶12。
[0037]氣氛隔離室4為可對工藝室3和DLC鍍膜室5之間的氣氛進行隔離的狹縫及分子泵軟隔離腔室。
[0038]在本實施例中，第二工作靶13為硅靶，第一工作靶12不限于為硅靶，還可以為石墨靶。過渡層為Si層，通過在待鍍膜基材11表面鍍制Si過渡層，可以改善DLC膜的附著性能。當然，本領域技術人員可以獲知其它可以改善DLC膜的附著性能的過渡層也同樣適用于本實用新型，例如，過渡層還可以為S1x層。
[0039]在工藝室3內設置離子源14，用于對待鍍膜基材11的表面進行離子清洗。
[0040]進架室I與工藝室3之間設置第一真空過渡室2，出架室7與DLC鍍膜室5之間設置第二真空過渡室6，進架室1、第一真空過渡室2、工藝室3、氣氛隔離室4、DLC鍍膜室5、第二真空過渡室6以及出架室7均與真空抽空系統連接，真空抽空系統包括第一真空抽空系統9和第二真空抽空系統10，進架室I和出架室7與第二真空抽空系統10連接，第一真空過渡室2、工藝室3、氣氛隔離室4、DLC鍍膜室5以及第二真空過渡室6與第一真空抽空系統9連接。
[0041]進架室I與第一真空過渡室2之間、第一真空過渡室2與工藝室3之間、DLC鍍膜室5與第二真空過渡室6之間，第二真空過渡室6與出架室7之間、出架室7與外界以及進架室I與外界之間均設置有隔離閥8。
[0042]在本實施例中，進架室1、第一真空過渡室2、工藝室3、氣氛隔離室4、DLC鍍膜室
5、第二真空過渡室6以及出架室7呈直線型布置，當然，進架室1、第一真空過渡室2、工藝室3、氣氛隔離室4、DLC鍍膜室5、第二真空過渡室6以及出架室7的布置形式不限于直線型布置，還可以為U型布置。
[0043]DLC鍍膜室5包括第一腔體510，第一腔體510內設置有鍍膜用工作氣體，第一工作靶12通過絕緣體511固定在第一腔體510內并位于待鍍膜基材11的一側，待鍍膜基材11上連接有偏置電壓512，絕緣體511 —端與第一工作靶12連接，另一端穿過第一腔體510并延伸至工藝室3外，第一腔體510的內壁上設置罩蓋第一工作靶12和絕緣體511的第一陽極罩513，第一陽極罩513上對應第一工作靶12開設有靶孔514，絕緣體511內并位于第一工作靶12的一側設置磁鐵515，磁鐵515遠離第一工作靶12的一側設置第一陰極516，第一陰極516電連接有電極517。
[0044]第一腔體510外設置冷卻水管518，冷卻水管518的出水端延伸至絕緣體511內并位于第一工作靶12的一側，用于對第一工作靶12進行冷卻。
[0045]第一腔體510上設置用于抽取真空的真空孔519和用于通入工作氣體的工作氣體孔 520。
[0046]第一腔體510上設置觀察窗521。可以提供操作者查看DLC鍍膜室5的工作情況。
[0047]本實用新型的能實現低成本，大規模量產無色透明類金剛鉆石光學保護膜產品，采用PVD+CVD混合的磁控濺射工藝設備，在線連續式大面積鍍膜生產。
[0048]磁控反應濺射，如直流脈沖、射頻、中頻磁控濺射等(高純石墨靶)+CVD復合沉積工藝:通入Ar，烴烷，摻雜工藝氣體-C2F6，CF4，CHF3等氟化氣體，及SiH4，TMS等含硅氣體，得到硅或氟摻雜含氫DLC/含氫DLC。或高純硅靶磁控濺射+CVD復合沉積工藝(通入Ar,烴烷)得到硅摻雜含氫DLC。
[0049]本實用新型針對無色透明的光學保護類金剛鉆石膜，在工藝及設備領域綜合了磁控濺射工藝和CVD工藝，以及大面積在線連續式磁控濺射的優點，以極其高的性價比實現并得到無色透明的DLC膜，同時保持高硬度(大于鉛筆硬度-9H，或納米硬度15?20GPa以上)，致密，疏水防污，防指紋，抗菌的特性。
[0050]對比現有技術，本實用新型具有以下優點:
[0051]一、本實用新型在大規模量產及低生產制造成本方面與現有的磁控濺射單體設備，PECVD單體鍍膜設備，激光及離子束沉積設備相比，其性價比突出并且生產成本低廉，量產能力遠超過PECVD等設備的量產能力；
[0052]二，大面積有效鍍膜,面積可達1000mm*1200mm以上；
[0053]三,使用廉價的石墨祀材,娃祀材及烴類工藝氣體,材料成本低廉,來源廣泛；
[0054]四，可以常溫鍍膜；
[0055]五，相對于現有藍寶石保護屏，只有其生產成本的十分之一以下，卻可以提供類似或更高抗劃傷等性能。藍寶石是自然界中只低于金剛鉆石(納米硬度10GPa)的物質-其洛氏硬度9，納米硬度約20GPa，工業生產主要采用生長工藝融爐，生成數百公斤的藍寶石錠，再切割研磨成保護玻璃片，周期長達數星期，成本及其昂貴，現主要用于LED行業的基板，聞檔手表玻屏。
[0056]本實用新型采用的術語“第一”、“第二”等，均是便于描述而采用的表述方式，并無特殊含義。
[0057]需要聲明的是，上述【具體實施方式】僅僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術原理，在本實用新型所公開的技術范圍內，任何熟悉本【技術領域】的技術人員所容易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，其特征在于，包括依次設置的呈真空狀態的進架室、DLC鍍膜室以及出架室，還包括貫穿所述進架室、所述DLC鍍膜室以及出架室的軌道，所述軌道上設置用于裝夾待鍍膜基材的可在所述軌道上勻速移動的基材架，所述DLC鍍膜室為可同時實現PVD磁控濺射和CVD氣相沉積的復合鍍膜腔室，所述DLC鍍膜室內設置用于鍍制DLC膜的第一工作靶。
2.根據權利要求1所述的類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，其特征在于，所述進架室與所述DLC鍍膜室之間設置工藝室，所述工藝室為磁控濺射工藝室，所述工藝室內設置有對所述待鍍膜基材表面鍍制過渡層的第二工作靶。
3.根據權利要求2所述的類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，其特征在于，所述工藝室與所述DLC鍍膜室之間設置氣氛隔離室，所述氣氛隔離室為可對所述工藝室和所述DLC鍍膜室之間的氣氛進行隔離的狹縫及分子泵軟隔離腔室。
4.根據權利要求3所述的類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，其特征在于，所述第一工作靶為硅靶或石墨靶。
5.根據權利要求4所述的類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，其特征在于，所述DLC鍍膜室包括第一腔體，所述第一腔體內設置有鍍膜用工作氣體，所述第一工作靶通過絕緣體固定在所述第一腔體內并位于所述待鍍膜基材的一側。
6.根據權利要求5所述的類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，其特征在于，所述第一腔體外設置冷卻水管，所述冷卻水管的出水端延伸至所述絕緣體內并位于所述第一工作靶的一偵牝用于對所述第一工作靶進行冷卻。
7.根據權利要求3至6任一項所述的類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，其特征在于，所述進架室與所述工藝室之間設置第一真空過渡室，和/或，所述出架室與所述DLC鍍膜室之間設置第二真空過渡室。
8.根據權利要求7所述的類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，其特征在于，所述進架室、所述第一真空過渡室、所述工藝室、所述氣氛隔離室、所述DLC鍍膜室、所述第二真空過渡室以及所述出架室均與真空抽空系統連接，所述真空抽空系統包括第一真空抽空系統和第二真空抽空系統，所述進架室和所述出架室與所述第二真空抽空系統連接，所述第一真空過渡室、所述工藝室、所述氣氛隔離室、所述DLC鍍膜室以及所述第二真空過渡室與所述第一真空抽空系統連接。
9.根據權利要求7所述的類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，其特征在于，所述進架室與所述第一真空過渡室之間、所述第一真空過渡室與所述工藝室之間、所述DLC鍍膜室與所述第二真空過渡室之間，所述第二真空過渡室與所述出架室之間、所述出架室與外界以及所述進架室與外界之間均設置有隔離閥。
10.根據權利要求7所述的類鉆石薄膜連續型鍍膜裝置，其特征在于，所述所述進架室、所述第一真空過渡室、所述工藝室、所述氣氛隔離室、所述DLC鍍膜室、所述第二真空過渡室以及所述出架室呈直線型或者U型布置。
【文檔編號】C23C14/56GK203834012SQ201420160343
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】蔣紹洪 申請人:蔣紹洪