一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置制造方法
【專利摘要】一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置，屬于鍍膜【技術(shù)領(lǐng)域】，該裝置包括真空室上壁板和真空室下壁板，其特征在于：上電極板與真空室上壁板固定連接；至少兩列熱絲豎直分布，每列熱絲上端與其對(duì)應(yīng)的上電極板固定連接，每列熱絲下端與其對(duì)應(yīng)的下電極板固定連接；下電極板下端固定于熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)之上，熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)固定于真空室下壁板之上。該裝置采用多陣列熱絲豎直分布，可以雙面大面積鍍膜，減少熱絲的成本，多列熱絲的分布方式可以實(shí)現(xiàn)大面積鍍膜試樣的完整有效鍍膜，且提高鍍膜的效率，豎直分布的熱絲結(jié)構(gòu)保證了在不破壞熱絲的情況下取出試樣，進(jìn)一步降低了熱絲的成本，熱絲下端的熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)可以張緊熱絲并限制熱絲擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)均勻鍍膜。
【專利說(shuō)明】-種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鍍膜【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種制備金剛石膜的熱絲裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 金剛石具有優(yōu)異的力、熱、聲、光、電、化學(xué)等各項(xiàng)性能。人造金剛石薄膜的性能已 經(jīng)基本接近天然金剛石，優(yōu)異的性能使其在高科技領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，金剛石 薄膜技術(shù)已在刀具、高性能電子元件，航天材料等眾多場(chǎng)合得到應(yīng)用，收到極好的效果，其 應(yīng)用在高科技領(lǐng)域被人們倍加關(guān)注。
[0003] 目前，工業(yè)化CVD金剛石薄膜的制備方法主要有兩種，一是熱絲化學(xué)氣相沉積法 (HFCVD)，二是微波等離子體化學(xué)氣相沉積法（MPCVD)。微波法可制備高品質(zhì)的金剛石薄膜 及厚度達(dá)毫米量級(jí)的金剛石晶片，但設(shè)備成本高昂，沉積面積較小，沉積速度緩慢。熱絲法 操作簡(jiǎn)單，沉積速率快，成本低，容易控制沉積的襯底溫度，可獲得質(zhì)量較高、面積尺寸較大 的金剛石薄膜。采用HFCVD法制備金剛石薄膜是將反應(yīng)氣體混合后通入真空反應(yīng)室內(nèi)，混 合氣體經(jīng)高溫?zé)峤z裂解后，其氣體中的活性碳原子就會(huì)沉積在基體表面，從而生長(zhǎng)出金剛 石薄膜。
[0004] 金剛石鍍膜設(shè)備中的熱絲裝置是用于刀具頭部批量生成金剛石膜的裝置，傳統(tǒng)的 熱絲裝置通常為水平布置，也就是熱絲為水平橫向布置，這種結(jié)構(gòu)只能利用熱絲的一側(cè)來(lái) 加熱鍍膜，效率很低。
[0005] 目前，有些公司發(fā)明的熱絲裝置為垂直布置，能利用熱絲的兩個(gè)側(cè)面來(lái)生成金剛 石膜，效率得到明顯提高，但是這些裝置中，熱絲垂直布置，同時(shí)采用配重吊掛在熱絲的下 端，由于熱絲具有彈性，且配重是自由懸掛，會(huì)導(dǎo)致下電極板晃動(dòng)，從而進(jìn)一步導(dǎo)致熱絲晃 動(dòng)，熱絲的不穩(wěn)定會(huì)使得鍍膜不均勻，影響刀具的金剛石膜生成質(zhì)量。
[0006] 另外，目前的熱絲一般采用單列熱絲分布，對(duì)于鍍膜面積較大的試樣無(wú)法實(shí)現(xiàn)完 整有效鍍膜，而且也存在鍍膜效率較低的問(wèn)題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 本實(shí)用新型的目的是克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種垂直布局制備金剛石膜 的多陣列熱絲裝置，該裝置采用多陣列熱絲堅(jiān)直分布，可以雙面大面積鍍膜，減少熱絲的成 本，同時(shí)多列熱絲的分布方式可以實(shí)現(xiàn)大面積鍍膜試樣的完整有效鍍膜，且提高鍍膜的效 率，堅(jiān)直分布的熱絲結(jié)構(gòu)保證了在不破壞熱絲的情況下取出試樣，進(jìn)一步降低了熱絲的成 本，熱絲下端的熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)可以張緊熱絲并限制熱絲擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)均勻鍍膜。
[0008] 本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種垂直布局制備金剛石膜的 多陣列熱絲裝置，包括真空室上壁板和真空室下壁板，其特征在于：上電極板與真空室上壁 板固定連接；至少兩列熱絲堅(jiān)直分布，每列熱絲上端與其對(duì)應(yīng)的上電極板固定連接，每列熱 絲下端與其對(duì)應(yīng)的下電極板固定連接；下電極板下端固定于熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)之上，熱絲調(diào)力 機(jī)構(gòu)固定于真空室下壁板之上。
[0009] 所述上電極板通過(guò)固定支架與真空室上壁板固定連接。
[0010] 所述每列的熱絲的分布為：
[0011] 在上電極板與下電極板兩端位置上，垂直于上電極板和下電極板，分別平行等距 排布4根熱絲，在上電極板與下電極板中間位置上平行等距排布10-30根熱絲，且兩端位置 上的熱絲之間的距離為中間位置上的熱絲之間距離的一半，熱絲材料通常為高熔點(diǎn)的、能 和碳形成碳化物的金屬，如鎢、鉭等，其直徑一般不超過(guò)〇. 6mm。
[0012] 所述熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)包括保護(hù)鐘罩，所述保護(hù)鐘罩下端固定于真空室下壁板之上， 保護(hù)鐘罩上端設(shè)有限位通孔；熱絲調(diào)力滑板上端固定于下電極板上，其下端依次穿過(guò)限位 通孔和滾軸。
[0013] 所述熱絲調(diào)力滑板上端固定于下電極板上，其下端依次穿過(guò)限位通孔和滾軸后， 再與配重連接。
[0014] 所述熱絲調(diào)力滑板上端固定于下電極板上，其下端依次穿過(guò)限位通孔和滾軸后， 再與調(diào)力彈簧相連，調(diào)力彈簧另一端與真空室下壁板或保護(hù)鐘罩底壁相連。
[0015] 所述熱絲調(diào)力滑板為直線型滑板，滾軸固定安裝于保護(hù)鐘罩內(nèi)部。
[0016] 所述熱絲調(diào)力滑板為彎折型滑板，滾軸固定安裝于支撐柱上，支撐柱固定于真空 室下壁板之上。
[0017] 本實(shí)用新型裝置的有益效果是：
[0018] (1)該裝置熱絲采用多列分布，提高熱絲鍍膜輻射的面積，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)需要大面積 鍍膜試樣的完整、有效鍍膜，同時(shí)對(duì)于一般的試樣，可以一次完成更多的試樣的高效、完整 的鍍膜，提高鍍膜效率和質(zhì)量；
[0019] ⑵熱絲采用堅(jiān)直分布，在熱絲兩側(cè)均可以布置試樣進(jìn)行鍍膜，可以實(shí)現(xiàn)雙面大面 積鍍膜，熱絲一次可以鍍膜面積增加，相對(duì)提高了熱絲的使用效率，降低了熱絲的成本；
[0020] (3)熱絲堅(jiān)直分布的裝置中，試樣可以安裝于熱絲的兩側(cè)，在完成鍍膜后，可以在 不破壞熱絲的情況下取出試樣，可以多次使用熱絲，進(jìn)一步降低了熱絲成本；
[0021] (4)熱絲下端的下電極板上安裝熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)，通過(guò)其自重、外加配重或調(diào)力彈簧 使熱絲張緊，同時(shí)限制熱絲擺動(dòng)，保護(hù)熱絲，防止熱絲破壞，同時(shí)利于均勻鍍膜；
[0022] (5)熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)的熱絲調(diào)力滑板可以設(shè)計(jì)成彎折形狀，避免調(diào)力機(jī)構(gòu)內(nèi)部受鍍 膜影響，保證調(diào)力機(jī)構(gòu)有效、安全、可靠的長(zhǎng)期使用，提高其使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2是一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置的A-A截面示意圖。
[0025] 圖中：11、真空室上壁板，12、真空室下壁板，2、上電極板，3、下電極板，4、熱絲調(diào)力 滑板，5、保護(hù)鐘罩，6、配重，7、熱絲，8、固定支架，9、支撐柱，10、滾軸

【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不局限于具體實(shí)施 例。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 如圖1和2所示的一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置，包括真空室上 壁板11和真空室下壁板12,上電極板2與真空室上壁板11固定連接；兩列熱絲7堅(jiān)直分 布，每列熱絲上端與其對(duì)應(yīng)的上電極板2固定連接，每列熱絲下端與其對(duì)應(yīng)的下電極板3固 定連接；兩個(gè)下電極板3下端固定于熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)之上，熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)固定于真空室下壁 板11之上。
[0029] 上電極板2通過(guò)固定支架8與真空室上壁板11固定連接。
[0030] 每列熱絲7的分布為：在上電極板與下電極板兩端位置上，垂直于上電極板和下 電極板，分別平行等距排布4根熱絲，在上電極板與下電極板中間位置上平行等距排布30 根熱絲，且兩端位置上的熱絲之間的距離為中間位置上的熱絲之間距離的一半，熱絲材料 為鎢（W)，熱絲直徑為0.4mm。
[0031] 熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)包括保護(hù)鐘罩5,所屬保護(hù)鐘罩下端固定于真空室下壁板之上，保護(hù) 鐘罩上端設(shè)有限位通孔；熱絲調(diào)力滑板4上端固定于下電極板上，其下端依次穿過(guò)限位通 孔和滾軸10,熱絲調(diào)力滑板4為直線型滑板，滾軸10固定安裝于保護(hù)鐘罩內(nèi)部。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] 如圖1和2所示的一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置，包括真空室上 壁板11和真空室下壁板12,上電極板2與真空室上壁板11固定連接；三列熱絲7堅(jiān)直分 布，每列熱絲上端與其對(duì)應(yīng)的上電極板2固定連接，每列熱絲下端與其對(duì)應(yīng)的下電極板3固 定連接；三個(gè)下電極板3下端固定于熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)之上，熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)固定于真空室下壁 板11之上。
[0034] 上電極板2通過(guò)固定支架8與真空室上壁板11固定連接。
[0035] 每列熱絲7的分布為：在上電極板與下電極板兩端位置上，垂直于上電極板和下 電極板，分別平行等距排布4根熱絲，在上電極板與下電極板中間位置上平行等距排布20 根熱絲，且兩端位置上的熱絲之間的距離為中間位置上的熱絲之間距離的一半，熱絲材料 為鉭（Ta)，熱絲直徑為0. 3mm。
[0036] 熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)包括保護(hù)鐘罩5,所屬保護(hù)鐘罩下端固定于真空室下壁板之上，保護(hù) 鐘罩上端設(shè)有限位通孔；熱絲調(diào)力滑板4上端固定于下電極板上，其下端依次穿過(guò)限位通 孔和滾軸10后，再與配重6連接。
[0037] 熱絲調(diào)力滑板4為彎折型滑板，滾軸10固定安裝于支撐柱9上，支撐柱固定于真 空室下壁板之上。
[0038] 實(shí)施例3
[0039] 如圖1和2所示的一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置，包括真空室上 壁板11和真空室下壁板12,上電極板2與真空室上壁板11固定連接；四列熱絲7堅(jiān)直分 布，每列熱絲上端與其對(duì)應(yīng)的上電極板2固定連接，每列熱絲下端與其對(duì)應(yīng)的下電極板3固 定連接；四個(gè)下電極板3下端固定于熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)之上，熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)固定于真空室下壁 板11之上。
[0040] 上電極板2通過(guò)固定支架8與真空室上壁板11固定連接。
[0041] 每列熱絲7的分布為：在上電極板與下電極板兩端位置上，垂直于上電極板和下 電極板，分別平行等距排布4根熱絲，在其中間位置上平行等距排布10根熱絲，且兩端位置 上的熱絲之間的距離為中間位置上的熱絲之間距離的一半，熱絲材料為鎢（W)，熱絲直徑為 0. 3mm〇
[0042] 熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)包括保護(hù)鐘罩5,所屬保護(hù)鐘罩下端固定于真空室下壁板之上，保護(hù) 鐘罩上端設(shè)有限位通孔；熱絲調(diào)力滑板4上端固定于下電極板上，其下端依次穿過(guò)限位通 孔和滾軸10后，再與調(diào)力彈簧相連，調(diào)力彈簧另一端與真空室下壁板相連。
[0043] 熱絲調(diào)力滑板4為彎折型滑板，滾軸10固定安裝于支撐柱9上，支撐柱固定于真 空室下壁板之上。
【權(quán)利要求】
1. 一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置，包括真空室上壁板（11)和真空室 下壁板（12)，其特征在于：上電極板（2)與真空室上壁板（11)固定連接；至少兩列熱絲（7) 堅(jiān)直分布，每列熱絲上端與其對(duì)應(yīng)的上電極板（2)固定連接，每列熱絲下端與其對(duì)應(yīng)的下 電極板（3)固定連接；下電極板（3)下端固定于熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)之上，熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)固定于真 空室下壁板（11)之上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置，其特征在 于：所述上電極板（2)通過(guò)固定支架（8)與真空室上壁板（11)固定連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置，其特征在 于：所述每列的熱絲（7)的分布為： 在上電極板與下電極板兩端位置上，垂直于上電極板和下電極板，分別平行等距排布 4根熱絲，在上電極板與下電極板中間位置上平行等距排布10-30根熱絲，且兩端位置上的 熱絲之間的距離為中間位置上的熱絲之間距離的一半。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置，其特征在 于：所述熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)包括保護(hù)鐘罩（5)，所屬保護(hù)鐘罩下端固定于真空室下壁板之上，保 護(hù)鐘罩上端設(shè)有限位通孔；熱絲調(diào)力滑板（4)上端固定于下電極板上，其下端依次穿過(guò)限 位通孔和滾軸（10)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置，其特征在 于：所述熱絲調(diào)力滑板（4)上端固定于下電極板上，其下端依次穿過(guò)限位通孔和滾軸（10) 后，再與配重（6)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置，其特征在 于：所述熱絲調(diào)力滑板（4)上端固定于下電極板上，其下端依次穿過(guò)限位通孔和滾軸（10) 后，再與調(diào)力彈簧相連，調(diào)力彈簧另一端與真空室下壁板（12)或保護(hù)鐘罩（5)底壁相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4、5或6任一所述的一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置， 其特征在于：所述熱絲調(diào)力滑板（4)為直線型滑板，滾軸（10)固定安裝于保護(hù)鐘罩內(nèi)部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4、5或6任一所述的一種垂直布局制備金剛石膜的多陣列熱絲裝置， 其特征在于：所述熱絲調(diào)力滑板（4)為彎折型滑板，滾軸（10)固定安裝于支撐柱（9)上，支 撐柱固定于真空室下壁板之上。
【文檔編號(hào)】C23C16/27GK203999806SQ201420288856
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】吳愛(ài)民, 林國(guó)強(qiáng), 李強(qiáng), 鄒瑞洵, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開(kāi)姓名 申請(qǐng)人:大連理工常州研究院有限公司