專利名稱:氣相沉積爐電氣控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種氣相沉積爐電氣控制裝置，該氣相沉積爐電氣控制裝置包括變頻器、伺服驅(qū)動器、調(diào)功器、第一電機、第二電機、第一變壓器、加熱體及主控器；變頻器的一端與電源連接，變頻器的另一端與第一電機連接；伺服驅(qū)動器的一端與電源連接，伺服驅(qū)動器的另一端與第二電機連接；調(diào)功器的一端與電源連接，調(diào)功器的另一端經(jīng)第一變壓器與加熱體連接；變頻器、伺服驅(qū)動器及調(diào)功器均與主控器連接。本實用新型技術方案提高氣相沉積爐的自動化水平。
【專利說明】
氣相沉積爐電氣控制裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及電氣控制領域，特別涉及一種氣相沉積爐電氣控制裝置。
【背景技術】
[0002] 氣相沉積技術是一種發(fā)展迅速、應用廣泛的表面成膜技術，它可以用來制備各種 特殊力學性能（如超硬、高耐蝕、耐熱和抗氧化等）的薄膜涂層，通常氣相沉積采用CVD (Chemical Vapor Deposition，氣相化學沉淀)沉積爐來實現(xiàn)。
[0003] 目前市場上常見的CVD沉積爐都是小型設備，主要是實驗室設備。真正投入工業(yè)化 批量生產(chǎn)的大型設備極其少見。這些小型設備大多比較簡陋，功能單一，自動化程度低，難 以滿足生產(chǎn)實際需要。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的主要目的是提供一種氣相沉積爐電氣控制裝置，旨在提高氣相沉積 爐的自動化水平。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出了一種氣相沉積爐電氣控制裝置，包括變頻器、 伺服驅(qū)動器、調(diào)功器、第一電機、第二電機、第一變壓器、加熱體及主控器;所述變頻器的一 端與電源連接，所述變頻器的另一端與所述第一電機連接;所述伺服驅(qū)動器的一端與所述 電源連接，所述伺服驅(qū)動器的另一端與所述第二電機連接;所述調(diào)功器的一端與所述電源 連接，所述調(diào)功器的另一端經(jīng)所述第一變壓器與所述加熱體連接;所述變頻器、所述伺服驅(qū) 動器及所述調(diào)功器均與所述主控器連接。
[0006] 優(yōu)選地，還包括所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括觸摸屏電腦，所述觸摸屏電 腦與所述主控器連接。
[0007] 優(yōu)選地，所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括溫控儀，所述溫控儀與所述主控器 連接。
[0008] 優(yōu)選地，所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括質(zhì)量流量計，所述質(zhì)量流量計與所 述主控器連接，所述質(zhì)量流量計還與所述電源連接。
[0009] 優(yōu)選地，所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括稱重儀，所述稱重儀與所述主控器 連接，所稱重儀還與所述電源連接。
[0010] 優(yōu)選地，所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括真空調(diào)節(jié)閥，所述真空調(diào)節(jié)閥與所 述主控器連接。
[0011]優(yōu)選地，所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括第二變壓器，所述第二變壓器連接 于所述電源與所述伺服驅(qū)動器之間。
[0012] 優(yōu)選地，所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括電流變送器及電壓變送器，所述電 流變送器及所述電壓變送器分別對所述第一變壓器輸出至所述加熱體的電流及電壓進行 采樣，并傳輸至所述主控器。
[0013 ]優(yōu)選地，所述加熱體采用石墨加熱體。
[0014] 本實用新型技術方案通過設置變頻器、伺服驅(qū)動器、調(diào)功器、第一電機、第二電機、 第一變壓器、加熱體及主控器，形成了一種氣相沉積爐電氣控制裝置。所述主控器控制所述 變頻器驅(qū)動所述第一電機轉(zhuǎn)動，從而可以設定第一電機的轉(zhuǎn)速，所述第一電機用于拖動氣 相沉積爐內(nèi)的工件盤勻速轉(zhuǎn)動;所述主控器還控制所述伺服驅(qū)動器驅(qū)動所述第二電機的轉(zhuǎn) 動角速度，所述第二電機用于拖動氣相沉積爐內(nèi)的爐蓋的升降；所述主控器還控制調(diào)功器 調(diào)節(jié)所述加熱體的加熱功率。本實用新型技術方案通過主控器，實現(xiàn)對化學氣相沉積的自 動控制，無需人工干預，提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說明】

[0015] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構獲得其他的附圖。
[0016] 圖1為本實用新型氣相沉積爐電氣控制裝置一實施例的示意圖。
[0017] 附圖標號說明：
[0019] 本實用新型目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0020] 下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部 的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提 下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0021] 需要說明，本實用新型實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……） 僅用于解釋在某一特定姿態(tài)（如附圖所示）下各部件之間的相對位置關系、運動情況等，如 果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。
[0022] 另外，在本實用新型中涉及"第一"、"第二"等的描述僅用于描述目的，而不能理解 為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術方 案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎，當技術方案的結(jié)合 出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應當認為這種技術方案的結(jié)合不存在，也不在本實用新型要求 的保護范圍之內(nèi)。
[0023]本實用新型提出一種氣相沉積爐電氣控制裝置。
[0024]參照圖1，在本實用新型一實施例中，該氣相沉積爐電氣控制裝置包括變頻器UF1、 伺服驅(qū)動器UF2、調(diào)功器UR、第一電機Ml、第二電機M2、第一變壓器TM1、加熱體FH、及主控器 U1;所述變頻器UF1的一端與電源（圖中未示出）連接，所述變頻器UF1的另一端與所述第一 電機Ml連接;所述伺服驅(qū)動器UF2的一端與所述電源連接，所述伺服驅(qū)動器UF2的另一端與 所述第二電機M2連接;所述調(diào)功器UR的一端與所述電源連接，所述調(diào)功器UR的另一端經(jīng)所 述第一變壓器TM1與所述加熱體FH連接;所述變頻器UF1、所述伺服驅(qū)動器UF2及所述調(diào)功器 UR均與所述主控器U1連接。
[0025]需要說明的是，在進行化學氣相沉淀時，變頻器UF1驅(qū)動第一電機Ml勻速轉(zhuǎn)動，以 帶動氣相沉積爐內(nèi)的工件盤勻速轉(zhuǎn)動，使得原料氣體能夠均勻的在加工件表面沉積，實現(xiàn) 最佳的沉積效果。
[0026] 本實施例中，第二電機M2為伺服電機。伺服驅(qū)動器UF2驅(qū)動第二電機M2轉(zhuǎn)動，拖動 位于氣相沉積爐下部的爐蓋的升降，以打開或關閉沉積爐的爐腔。由于反應爐的體積較大， 為了保證爐體閉合時既要具有一定的密封性又不能損壞密封圈，同時開合速度也要可調(diào)， 這里采用伺服驅(qū)動器UF2驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動，以控制氣相沉積爐的爐蓋升降。
[0027] 本實用新型技術方案通過設置變頻器UF1、伺服驅(qū)動器UF2、調(diào)功器UR、第一電機 Ml、第二電機M2、第一變壓器TM1、加熱體FH及主控器U1，形成了一種氣相沉積爐電氣控制裝 置。所述主控器U1控制所述變頻器UF1驅(qū)動所述第一電機Ml轉(zhuǎn)動，從而可以設定第一電機Ml 的轉(zhuǎn)速，所述第一電機Ml用于拖動氣相沉積爐內(nèi)的工件盤勻速轉(zhuǎn)動;所述主控器U1還控制 所述伺服驅(qū)動器UF2驅(qū)動所述第二電機M2的轉(zhuǎn)動角速度，所述第二電機M2用于拖動氣相沉 積爐的爐蓋升降；所述主控器U1還控制調(diào)功器UR調(diào)節(jié)所述加熱體FH的加熱功率。本實用新 型技術方案通過主控器U1實現(xiàn)對化學氣相沉積的自動控制，無需人工干預，提高了生產(chǎn)效 率。
[0028]進一步地，所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括觸摸屏電腦PC，所述觸摸屏電腦 PC與所述主控器U1連接。觸摸屏電腦PC用于顯示各種控制參數(shù)，操作者通過觸摸屏電腦PC 進行參數(shù)設置，下達各種控制命令。
[0029] 進一步地，所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括溫控儀TC，所述溫控儀TC與所述 主控器U1連接。
[0030] 需要說明的是，溫控儀TC可為日本島電牌溫控儀TC，通過RS485接口與主控器U1進 行通訊。溫控儀TC采集氣相沉積爐爐腔內(nèi)的溫度，溫度信號先送入溫控儀TC進行顯示，再通 過溫控儀TC的專用模擬輸出口直接送出到主控器U1，最后在觸摸屏電腦PC的顯示屏上顯示 此溫度。溫控儀TC將溫度設定值與溫度反饋值進行比較后經(jīng)過PID運算后輸出控制信號到 主控器U1，主控器U1再控制調(diào)功器UR調(diào)節(jié)加熱體ra的功率。
[0031 ]進一步地，所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括質(zhì)量流量計MFC，所述質(zhì)量流量計 MFC與所述主控器U1連接，所述質(zhì)量流量計MFC還與所述電源連接。
[0032]質(zhì)量流量計MFC用于對化學氣相沉積的原料氣體進行流量控制，質(zhì)量流量計MFC將 流量值及質(zhì)量值發(fā)送至主控器U1，并顯示于觸摸屏電腦PC上。操作者通過觸摸屏電腦PC能 夠直接修改原料氣體的流量。不同的原料氣體采用不同的質(zhì)量流量計MFC進行計量，以防止 氣體對質(zhì)量流量計MFC的腐蝕。
[0033]進一步地，所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括稱重儀PW，所述稱重儀PW與所述 主控器U1連接，所稱重儀PW還與所述電源連接。
[0034]需要說明的是，有些腐蝕性氣體還沒有合適的質(zhì)量流量計MFC，因而采用稱重儀PW 對氣體的質(zhì)量進行間接計量。
[0035] 進一步地，所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括真空調(diào)節(jié)閥YM，所述真空調(diào)節(jié)閥 YM與所述主控器U1連接。
[0036]需要說明的是，化學氣相反應之前，當爐腔內(nèi)未通入原料氣體時，要求爐腔中為真 空態(tài)，爐壓越小越好。但當通入原料氣體開始反應后，要確保爐腔內(nèi)具有一定的爐壓，因此 要求裝于出氣管道上的真空調(diào)節(jié)閥YM要快速打開到某一特定的角度。主控器U1控制安裝在 真空調(diào)節(jié)閥YM上的電動執(zhí)行機構，電動執(zhí)行機構相應會自動旋轉(zhuǎn)真空調(diào)節(jié)閥YM內(nèi)的球閥到 對應的角度。同時，該位置信息也反饋至主控器U1，并以角度形式顯示在觸摸屏電腦PC上。 [0037] 進一步地，所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括第二變壓器TM2,所述第二變壓器 TM2連接于所述電源與所述伺服驅(qū)動器UF2之間。
[0038] 第一變壓器TM1用于將調(diào)功器UR輸出的電壓進行降壓，并升高調(diào)功器UR輸出的電 流，以提供低電壓、大電流給加熱體FH。本實施例中，所述加熱體FH采用石墨加熱體
[0039] 進一步地，所述氣相沉積爐電氣控制裝置還包括電流變送器CPA及電壓變送器 CPV，所述電流變送器CPA及所述電壓變送器CPV分別對所述第一變壓器TM1輸出至所述加熱 體FH的電流及電壓進行采樣，并傳輸至所述主控器U1。
[0040] 需要說明的是，主控器U1根據(jù)通過電流變送器CPA及電壓變送器CPV的采樣信號， 對應調(diào)整調(diào)功器UR的輸出功率，實現(xiàn)更精準的功率控制。
[0041 ] 本實施例中，所述主控器U1采用三菱FX3U型PLC組件。
[0042] 該氣相沉積爐電氣控制裝置還包括連接于電源輸入端AC-input的總斷路器QF0、 連接于變頻器UF1與總斷路器QF0之間的第一斷路器QF1、連接于第二變壓器TM2與總斷路器 QF0之間的第二斷路器QF2、連接于第二斷路器QF2與第二變壓器TM2之間的接觸器KM。所述 調(diào)功器UR與所述總斷路器QF0之間連接有熔斷器FTF，質(zhì)量流量計MFC和稱重儀PW與總斷路 器職0之間還連接有熔斷器FTF。
[0043]需要說明的是，本實施例中總斷路器QF0的一端輸入電壓為380V三相交流電，分別 給變頻器UF1、第一變壓器TM1及調(diào)功器UR提供380V三相交流電；質(zhì)量流量計MFC和稱重儀PW 則只接380V交流電中的一相電，獲得220V的交流電，以作為電源。
[0044]現(xiàn)結(jié)合具體原理圖，對本實用新型技術方案作進一步闡述：
[0045] 觸摸屏電腦PC和主控器U1上電后初始化，閉合總斷路器QF0、第二斷路器QF2;
[0046] 操作者通過觸摸屏電腦PC發(fā)送命令，主控器U1控制伺服驅(qū)動器UF2驅(qū)動第二電機 M2轉(zhuǎn)動，以拖動氣相沉積爐下方的爐蓋下降，打開爐腔，操作者將工件放入爐腔內(nèi)的工件盤 上，并再通過觸摸屏電腦PC發(fā)送命令，控制伺服驅(qū)動器UF2驅(qū)動第二電機M2轉(zhuǎn)動，拖動氣相 沉積爐下方的爐蓋上升，關閉爐腔；
[0047] 主控器U1控制真空調(diào)節(jié)閥YM調(diào)節(jié)爐腔內(nèi)的氣壓，閉合第一斷路器QF1，主控器U1控 制變頻器UF1驅(qū)動第一電機Ml轉(zhuǎn)動以拖動工件盤旋轉(zhuǎn)；
[0048] 主控器U1控制質(zhì)量流量計MFC和稱重儀PW將原料氣體送入至爐腔內(nèi)，并控制調(diào)功 器UR將加熱體ra功率加載至設定值；同時根據(jù)溫控儀TC測得溫度值調(diào)整調(diào)功器UR的輸出功 率，主控器U1還根據(jù)電流變送器CPA和電壓變送器CPV測得的電流、電壓值，調(diào)整調(diào)功器UR的 輸出電壓、電流。
[0049] 本實用新型技術方案能夠?qū)t腔內(nèi)的溫度、壓力、原料氣體的流量或重量等參數(shù) 在觸摸屏電腦PC上進行實時監(jiān)控，操作方便、控制精度高，自動化程度高。
[0050] 以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍， 凡是在本實用新型的發(fā)明構思下，利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構變 換，或直接/間接運用在其他相關的技術領域均包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1. 一種氣相沉積爐電氣控制裝置，其特征在于，包括變頻器、伺服驅(qū)動器、調(diào)功器、第一 電機、第二電機、第一變壓器、加熱體及主控器;所述變頻器的一端與電源連接，所述變頻器 的另一端與所述第一電機連接;所述伺服驅(qū)動器的一端與所述電源連接，所述伺服驅(qū)動器 的另一端與所述第二電機連接;所述調(diào)功器的一端與所述電源連接，所述調(diào)功器的另一端 經(jīng)所述第一變壓器與所述加熱體連接;所述變頻器、所述伺服驅(qū)動器及所述調(diào)功器均與所 述主控器連接。2. 如權利要求1所述的氣相沉積爐電氣控制裝置，其特征在于，還包括所述氣相沉積爐 電氣控制裝置還包括觸摸屏電腦，所述觸摸屏電腦與所述主控器連接。3. 如權利要求1所述的氣相沉積爐電氣控制裝置，其特征在于，所述氣相沉積爐電氣控 制裝置還包括溫控儀，所述溫控儀與所述主控器連接。4. 如權利要求1所述的氣相沉積爐電氣控制裝置，其特征在于，所述氣相沉積爐電氣控 制裝置還包括質(zhì)量流量計，所述質(zhì)量流量計與所述主控器連接，所述質(zhì)量流量計還與所述 電源連接。5. 如權利要求1所述的氣相沉積爐電氣控制裝置，其特征在于，所述氣相沉積爐電氣控 制裝置還包括稱重儀，所述稱重儀與所述主控器連接，所稱重儀還與所述電源連接。6. 如權利要求1所述的氣相沉積爐電氣控制裝置，其特征在于，所述氣相沉積爐電氣控 制裝置還包括真空調(diào)節(jié)閥，所述真空調(diào)節(jié)閥與所述主控器連接。7. 如權利要求1-6任意一項所述的氣相沉積爐電氣控制裝置，其特征在于，所述氣相沉 積爐電氣控制裝置還包括第二變壓器，所述第二變壓器連接于所述電源與所述伺服驅(qū)動器 之間。8. 如權利要求7所述的氣相沉積爐電氣控制裝置，其特征在于，所述氣相沉積爐電氣控 制裝置還包括電流變送器及電壓變送器，所述電流變送器及所述電壓變送器分別對所述第 一變壓器輸出至所述加熱體的電流及電壓進行采樣，并傳輸至所述主控器。9. 如權利要求8所述的氣相沉積爐電氣控制裝置，其特征在于，所述加熱體采用石墨加 熱體。
【文檔編號】C23C16/52GK205710909SQ201620373681
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】康養(yǎng)科, 楊水萍, 朱佰喜, 李文紅, 王成勇, 周莉
【申請人】深圳市石金科技股份有限公司