專利名稱：電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種濺射鍍覆的專用設備，特別是涉及一種用于電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備。
背景技術：
壓電陶瓷等電子陶瓷器件在制造工藝中必須對陶瓷片的兩個表面鍍以金屬薄膜，以便進行極化處理并引出電極?，F(xiàn)有技術是在單爐式的真空鍍膜機中，用蒸發(fā)技術對陶瓷片表面蒸鍍銅膜及銀膜。由于蒸發(fā)沉積的薄膜與陶瓷基片的結(jié)合力差，并且簡單膜系的薄膜在高溫無鉛焊料焊接時膜層的抗熔蝕能力也不佳，因此產(chǎn)品的成品率較低，所制器件的可靠性與穩(wěn)定性不良；此外，單爐式鍍膜生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)成本較高，還容易導入操作工人的人為因素的影響，薄膜的均勻性與一致性不理想，。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)量大、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品的均勻性與一致性好、膜層結(jié)合力高、抗高溫焊錫熔蝕能力強的電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備。
本發(fā)明的目的是采用這樣的技術方案實現(xiàn)的它包括機體和真空抽氣裝置，所述真空抽氣裝置與機體相連通，其特征在于所述機體由依次相鄰、且相通的五個真空室構(gòu)成，每兩個相鄰的真空室之間設有隔離閥，在機體的兩端設有閥門，所述五個真空室分別為預抽室、前過渡室、濺射室、后過渡室和減壓室，在所述濺射室內(nèi)裝有相對布置的金屬濺射靶，在機體內(nèi)還設有摩擦式工件傳輸裝置，該摩擦式工件傳輸裝置能夠與工件架相配合，摩擦式工件傳輸裝置能夠?qū)⒐ぜ茌斔偷綑C體中，所述工件架能夠依次處在預抽室、前過渡室、濺射室、后過渡室和減壓室中，并能被輸送出機體。
在所述機體的兩端設有進片臺和出片臺，所述進片臺和出片臺上能夠分別放置工件架，進片臺和出片臺分別與摩擦式工件傳輸裝置相配合，在進片臺和出片臺之間設置有片架返回機構(gòu)。
由于本發(fā)明所述的機體由依次相連通的預抽室、前過渡室、濺射室、后過渡室和減壓室構(gòu)成，真空閥門能有效隔離各真空區(qū)域，工件傳輸裝置能夠?qū)⒀b有基片架的工件架從進片臺輸送到機內(nèi)依次排列的多個腔室，最后輸出到大氣環(huán)境的機體外，而采用片架返回機構(gòu)與進片臺、出片臺相配合的結(jié)構(gòu)，可大幅提高工作效率，因而能夠達到大吞吐量連續(xù)生產(chǎn)的效果，并且，所述各濺射靶可以在同一真空周期內(nèi)依次向陶瓷基片的兩個側(cè)面濺射多層金屬薄膜，所以其膜層均勻性、一致性好、抗拉強度和抗高溫熔蝕能力強，它是一種連續(xù)進行陶瓷表面金屬化的理想設備。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意2為本發(fā)明的基片架示意3為本發(fā)明的工件架示意4為本發(fā)明的片架傳動示意圖。
附圖標號說明1-工件架，2-機體，3-閥門，4-預抽室，5-隔離閥，6-惰性氣體壓強跟隨裝置，7-前過渡室，8-隔離閥，9、11、12、14、16、18-金屬濺射靶，10、15、17-濺射室，19、22-隔離閥，20-惰性氣體壓強跟隨裝置，21-后過渡室，23-減壓室，24-工件架返回機構(gòu)，25-閥門，26-出片臺，27-放大氣閥，28-34-真空抽氣裝置，35-放大氣閥，36-工件架傳輸裝置，36a-摩擦傳動輪、36b-導軌，37-進片臺，38-基片架，38a-掩模板，39-窗口，40-掩模區(qū)，41-長狹縫，42-陶瓷基片，43-底盤，44-靠輪，45-工件框，46-夾片器，47-銷釘，48-橫條，49-連接孔，50-底面50。
具體實施例方式
參見圖1，本發(fā)明所述的電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備，它包括機體2和真空抽氣裝置28-34，所述真空抽氣裝置28-34與機體2相連通，所述機體2由依次相鄰、且相通的五個真空室構(gòu)成，每兩個相鄰的真空室之間設有隔離閥5、8、19、22，在機體2的兩端設有閥門3和閥門25，所述五個真空室分別為預抽室4、前過渡室7、濺射室10、15、17、后過渡室21和減壓室23，在所述濺射室10、15、17內(nèi)裝有相對布置的金屬濺射靶9、11、12、14、16、18，在機體2內(nèi)還設有摩擦式工件傳輸裝置36，該摩擦式工件傳輸裝置36能夠與工件架1相配合，摩擦式工件傳輸裝置36能夠?qū)⒐ぜ?輸送到機體2中，所述工件架1能夠依次處在預抽室4、前過渡室7、濺射室10、15、17、后過渡室21和減壓室23中，并能被輸送出機體2；所述真空室均由不銹鋼或碳鋼材料制成，腔體型式可以是立式結(jié)構(gòu)，也可是臥式結(jié)構(gòu)；在所述機體2的兩端設有進片臺37和出片臺26，所述進片臺37和出片臺26上能夠分別放置工件架1，進片臺37和出片臺26分別與摩擦式工件傳輸裝置36相配合，在進片臺37和出片臺26之間設置有片架返回機構(gòu)24，所述片架返回機構(gòu)24能夠與摩擦式工件傳輸裝置36相配合，所述的片架返回機構(gòu)24、進片臺37、摩擦式工件傳輸裝置36和出片臺26依次相聯(lián)接，并構(gòu)成一個可連續(xù)傳輸工件架1的環(huán)形傳輸線。
所述預抽室4和減壓室23分別接有中真空抽氣裝置34、28以及放大氣閥35、27；所述前過渡室21布置有惰性氣體壓強跟隨裝置6，所述后過渡室21同樣設有惰性氣體壓強跟隨裝置20；所述濺射室10、15、17設有惰性氣體充氣裝置13，并至少設有三對相對布置、不同靶材的磁控濺射靶9、11、12、14、16、18，它們能夠向基片雙面濺鍍多層膜；所述磁控濺射靶9、11、12、14、16、18可以是平面磁控濺射靶，也可以是柱型旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶。磁控濺射是一種高速率、低溫升的成膜技術，濺射膜層與基片結(jié)合牢固、膜層致密，合理選擇靶材與膜層的膜系配置能獲得結(jié)合力強、高溫焊接性優(yōu)良、均勻性好的金屬化膜層。
參見圖2，本發(fā)明所述的基片架38由金屬材料或耐溫有機材料制成，其豎向設有長狹縫41，所述長狹縫41能放置陶瓷片42，兩個橫向側(cè)面上分別設有掩模板38a，所述掩模板38a中開設有略小于陶瓷片42的窗口39，每個窗口39間留有掩模區(qū)40，當陶瓷基片插入長狹縫41時，基片兩側(cè)的周邊正好能被掩模區(qū)40所遮擋，從而使兩側(cè)表面的所鍍金屬膜層互相絕緣。
在圖1、圖3、圖4中，本發(fā)明所述的工件架1由金屬材料所制成，它由底座43和工件框45結(jié)合而成，在底座43的兩側(cè)裝有靠輪44，在工件框45上裝有夾片器46，所述底座43的底面50呈弧形曲面，所述工件架傳輸裝置36主要由導軌36b和摩擦輪36a構(gòu)成，其速度可調(diào)、方向可逆；所述摩擦輪36a能夠與底座43的弧形曲面底面50相配合，所述導軌36b能夠與靠輪44相配合；在所述工件框45上設有橫條48，夾片器46裝在橫條48上，所述夾片器46由金屬薄板制成，夾片器46上開設有聯(lián)接孔49，該聯(lián)接孔49呈橢圓狀，所述聯(lián)接孔49能夠與銷釘47相結(jié)合，銷釘47能將夾片器46活動連接在橫條48上，該夾片器46能夠上下位移，并能夠與基片架38相配合；當提起夾片器46時可取出其下部的基片架38，當放下夾片器46時，該夾片器46能靠自身重力下滑卡住基片架38，以防傳輸時基片架脫落。
在所述真空室4、7、10、15、17、21、23和進片臺37、出片臺26以及工件架返回機構(gòu)24中也分別設有由摩擦輪36a和導軌36b構(gòu)成的工件架傳輸裝置36，所述導軌36b能夠圍成一個環(huán)形，所述工件架傳輸裝置36能夠?qū)惭b有基片架38的工件架1依次從進片臺37傳送到預抽室4、前過渡室7、濺射室10、15、17、后過渡室21、減壓室23，最后輸送到出片臺26，經(jīng)由返回機構(gòu)24返回到進片臺37。
本發(fā)明使用時，先將陶瓷基片42采用超聲振動方式插入基片架38的長狹縫41中，然后將基片架38用卡片器46卡壓在工件架1的工件框45內(nèi)。關閉所有閥門，啟動真空系統(tǒng)28-33，使濺射室10、15、17以及前后過渡室7、21達到高真空狀態(tài)，先由惰性氣體充氣裝置13向濺射室10、15、17動態(tài)充入Ar等惰性氣體，使濺射室10、15、17內(nèi)壓力動態(tài)維持在10-1Pa范圍內(nèi)；由放大氣閥35向預抽室4放入大氣，打開閥門3，工件架傳輸裝置36將上述裝有基片的工件架1傳送到預抽室4，關閉閥門3和放大氣閥35，啟動中真空抽氣裝置34，待預抽室達到10-1Pa真空度后打開隔離閥5，由工件架傳送裝置將工件架1送到前過渡室7，關閉隔離閥5，啟動惰性氣體壓強跟隨裝置6，使前過渡室7內(nèi)的壓強與濺射室的壓強保持相同，打開隔離閥8，將工件架送入濺射室，關閉隔離閥8，啟動濺射靶9、11、12、15、16、18，分別向基片架38上的陶瓷基片雙面濺射所需的各金屬層；金屬膜的層數(shù)及膜厚可通過調(diào)節(jié)各個磁控靶的功率、控制工件架傳輸速度來實現(xiàn)，也可通過配置靶的多少或使工件架往復運動等方式來實現(xiàn)。當該工件架1完成鍍膜后，待惰性氣體壓強跟隨裝置20將后過渡室21內(nèi)的壓強調(diào)整到與濺射室同一值時，打開隔離閥19，將工件送到后過渡室，關閉隔離閥19，然后打開隔離閥22，再將工件架送到減壓室23；關閉隔離閥22，由放大氣閥27向減壓室23放入大氣，打開閥門25，將工件架送出到出片臺26，再將減壓室抽到中真空。卸下已鍍好膜的基片架，由工件架返回機構(gòu)24將工件架1輸運回到進片臺37。后續(xù)工件架1的鍍膜過程與前述過程基本相同，由于設置了前后過渡室7、21、充氣壓強跟隨器6、20，工件架1在輸送過程中不影響濺射室10、15、17的濺射狀態(tài)，只要哪一個腔室內(nèi)有空位，就可以向其送工件架，因此工件架可源源不斷送入機體內(nèi)，從而實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
本發(fā)明設備的抽真空、閥門的開閉、充Ar氣、工件架的輸送以及濺射靶的濺射等工作過程均可采用公知的自動控制技術進行控制與操作，以實現(xiàn)智能化生產(chǎn)與管理。
實施例一種陶瓷基片的立式連續(xù)式濺射鍍膜設備，其每個工件架1可裝載一平方米的陶瓷基片，采用本發(fā)明技術對其雙面濺射鍍覆鎳—銅—銀膜，每鍍一架約5分鐘，年產(chǎn)量可鍍12萬平方米。抽樣檢測膜層，其均勻性的誤差均在3％以內(nèi)，平均抗拉強度均大于5KPa以上，在260℃無鉛錫槽中焊接時未發(fā)現(xiàn)被熔蝕的現(xiàn)象。而用單爐式真空蒸發(fā)的同類陶瓷鍍膜片，其抗拉強度平均在2KPa以下，均勻性誤差大于10％，在260℃錫槽中焊接時因熔蝕報廢的比例達8％以上。
權(quán)利要求
1.電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備，包括機體和真空抽氣裝置，所述真空抽氣裝置與機體相連通，其特征在于所述機體由依次相鄰、且相通的五個真空室構(gòu)成，每兩個相鄰的真空室之間設有隔離閥，在機體的兩端設有閥門，所述五個真空室分別為預抽室、前過渡室、濺射室、后過渡室和減壓室，在所述濺射室內(nèi)裝有相對布置的金屬濺射靶，在機體內(nèi)還設有摩擦式工件傳輸裝置，該摩擦式工件傳輸裝置能夠與工件架相配合，摩擦式工件傳輸裝置能夠?qū)⒐ぜ茌斔偷綑C體中，所述工件架能夠依次處在預抽室、前過渡室、濺射室、后過渡室和減壓室中，并能被輸送出機體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備，其特征在于所述機體的兩端設有進片臺和出片臺，所述進片臺和出片臺上能夠分別放置工件架，進片臺和出片臺6分別與摩擦式工件傳輸裝置相配合，在進片臺37和出片臺之間設置有片架返回機構(gòu)，所述片架返回機構(gòu)能夠與摩擦式工件傳輸裝置相配合，所述的片架返回機構(gòu)、進片臺、摩擦式工件傳輸裝置和出片臺依次相聯(lián)接，并構(gòu)成一個可連續(xù)傳輸工件架的環(huán)形傳輸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備，其特征在于所述預抽室和減壓室分別接有中真空抽氣裝置以及放大氣閥，所述前過渡室、后過渡室還分別設有惰性氣體壓強跟隨裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備，其特征在于所述濺射室設有惰性氣體充氣裝置，并至少設有三對相對布置、不同靶材的磁控濺射靶，所述的磁控濺射靶為柱型旋轉(zhuǎn)磁控靶和平面磁控濺射靶中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備，其特征在于所述真空室均由不銹鋼或碳鋼材料制成，腔體型式為是立式結(jié)構(gòu)和臥式結(jié)構(gòu)中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備，其特征在于所述工件架傳輸裝置主要由導軌和摩擦輪構(gòu)成，其速度可調(diào)、方向可逆。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備，其特征在于所述的基片架由金屬材料或耐溫有機材料制成，其豎向設有長狹縫，所述長狹縫能放置陶瓷片，兩個橫向側(cè)面上分別設有掩模板，所述掩模板中開設有略小于陶瓷片的窗口，每個窗口間留有掩模區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備，其特征在于所述的工件架1由金屬材料所制成，它由底座和工件框結(jié)合而成，在底座的兩側(cè)裝有靠輪，在工件框上裝有夾片器，所述底座的底面呈弧形曲面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備，其特征在于所述工件框上設有橫條，夾片器裝在橫條上，所述夾片器由金屬薄板制成，夾片器上開設有聯(lián)接孔，該聯(lián)接孔呈橢圓狀，所述聯(lián)接孔能夠與銷釘相結(jié)合，銷釘能將夾片器活動連接在橫條上，該夾片器能夠上下位移，并能夠與基片架相配合。
全文摘要
一種電子陶瓷連續(xù)式濺射鍍膜設備，包括機體和真空抽氣裝置，所述真空抽氣裝置與機體相連通，其特征在于所述機體由依次相鄰、且相通的五個真空室構(gòu)成，相鄰的真空室之間設有隔離閥，所述五個真空室分別為預抽室、前過渡室、濺射室、后過渡室和減壓室，在所述濺射室內(nèi)裝有相對布置的金屬濺射靶，在機體內(nèi)還設有相配合摩擦式工件傳輸裝置和工件架，摩擦式工件傳輸裝置能夠?qū)⒐ぜ茌斔偷綑C體中，所述工件架能夠依次送入五個真空室內(nèi)，并能被輸送出機體；機體外設有進片臺、出片臺和片架返回機構(gòu)，所述的片架返回機構(gòu)、進片臺、摩擦式工件傳輸裝置和出片臺依次相聯(lián)接成一個可連續(xù)傳輸工件架的環(huán)行傳輸線；本發(fā)明具有產(chǎn)量大、生產(chǎn)成本低、膜層均勻性好、結(jié)合力強、抗高溫熔蝕等優(yōu)點。
文檔編號C23C14/04GK1804112SQ20061004919
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者王德苗, 任高潮, 董樹榮, 金浩, 顧為民 申請人:浙江大學