一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備，屬于鍍膜【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種制備金剛石膜的設(shè)備，該設(shè)備包括電源及控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)及沉積系統(tǒng)，其特征在于：所述沉積系統(tǒng)上連接有真空系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)包括左腔室、右腔室、中部腔室和熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)，所述中部腔室固定安裝于真空系統(tǒng)之上，左腔室和右腔室分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于中部腔室兩側(cè)，熱絲豎直固定安裝于中部腔室內(nèi)部，熱絲下端連接有熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型采用熱絲豎直安裝于中部腔室上，真空室采用雙開(kāi)門(mén)立式布局，待鍍膜試樣分別安裝于兩個(gè)真空室內(nèi)壁，熱絲下端安裝熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、均勻的制備金剛石薄膜，該設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備

【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設(shè)備。

【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] 目前，采用這種制備方法的設(shè)備中的大部分熱絲采用水平布局，包括美國(guó)SP3公 司在內(nèi)的主要企業(yè)都是如此，例如美國(guó)專(zhuān)利US5997650,這種結(jié)構(gòu)分布的熱絲要求鍍膜試樣 只能在熱絲一側(cè)安裝，這種結(jié)構(gòu)存在以下缺點(diǎn)：
[0005] (1)這種鍍膜設(shè)備只能利用熱絲的一側(cè)實(shí)現(xiàn)單面鍍膜，未能有效利用熱絲，鍍膜效 率較低；
[0006] (2)這種鍍膜設(shè)備每完成一次鍍膜后取出鍍膜試樣時(shí)，都需要破壞熱絲后才能取 出鍍膜試樣，增加了熱絲的使用成本。
[0007] 目前，國(guó)內(nèi)有些公司已經(jīng)采取熱絲堅(jiān)直分布的設(shè)備鍍膜，包括中南大學(xué)的 200910043584. X的發(fā)明專(zhuān)利等，但是設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要安裝復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，成本較高， 有些專(zhuān)利技術(shù)的設(shè)備中熱絲采用堅(jiān)直分布，熱絲下端采用配重吊掛在熱絲的下端，但是由 于熱絲具有彈性，會(huì)導(dǎo)致下電極板晃動(dòng)，而配重是自由懸掛，就會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致熱絲晃動(dòng)，影 響試樣的金剛石膜生成質(zhì)量。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0008] 本實(shí)用新型的目的是克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石 膜的設(shè)備，該設(shè)備中采用熱絲堅(jiān)直安裝于中部腔室上，真空室采用雙開(kāi)門(mén)立式布局，待鍍膜 試樣分別安裝于兩個(gè)真空室內(nèi)壁，熱絲下端安裝熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、均勻的制 備金剛石薄膜，該設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。
[0009] 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：一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜 的設(shè)備，包括電源及控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)及沉積系統(tǒng)，其特征在于：所述沉積系統(tǒng) 上連接有真空系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)包括左腔室、右腔室、中部腔室和熱絲調(diào)力機(jī) 構(gòu)，所述中部腔室固定安裝于真空系統(tǒng)之上，左腔室和右腔室分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于中部腔室兩 偵!|，熱絲堅(jiān)直固定安裝于中部腔室內(nèi)部，熱絲下端連接有熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)。
[0010] 所述供氣系統(tǒng)通過(guò)氣體管道連接于沉積系統(tǒng)的中部腔室之上 [0011] 所述中部腔室包括真空室上壁板和真空室下壁板，固定支架固定安裝于真空室上 壁板之上，上電極板固定安裝于固定支架上，熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)固定安裝于真空室下壁板之上， 下電極板固定于熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)上端，熱絲兩端分別固定于上電極板和下電極板之上。
[0012] 所述熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)采用保護(hù)鐘罩固定安裝于真空室下壁板之上，滾軸固定安裝于 保護(hù)鐘罩內(nèi)部，熱絲調(diào)力滑板上端與下電極板連接，保護(hù)鐘罩上端設(shè)有限位通孔；熱絲調(diào)力 滑板下端依次穿過(guò)保護(hù)鐘罩上的限位通孔和滾軸，下電極板固定安裝于熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)的熱 絲調(diào)力滑板之上，并可隨熱絲調(diào)力滑板上下自由滑動(dòng)。
[0013] 所述熱絲調(diào)力滑板下端依次穿過(guò)保護(hù)鐘罩上的限位通孔和滾軸后，再與配重相 連。
[0014] 所述熱絲調(diào)力滑板下端依次穿過(guò)保護(hù)鐘罩上的限位通孔和滾軸后，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] 所述左腔室和/或右腔室內(nèi)部固定安裝有試樣固定機(jī)構(gòu)。
[0016] 所述試樣固定機(jī)構(gòu)采用側(cè)部底座固定安裝于左腔室和/或右腔室內(nèi)壁，固定盤(pán)固 定于側(cè)部底座上，固定管固定于固定盤(pán)上。
[0017] 左腔室和右腔室分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于中部腔室兩側(cè)壁之上。
[0018] 本實(shí)用新型設(shè)備的有益效果為：
[0019] (1)設(shè)備中沉積系統(tǒng)采用雙開(kāi)門(mén)方式，分為左腔室和右腔室，利于產(chǎn)品取出，每次 更換試樣不破壞熱絲，降低熱絲成本；
[0020] (2)兩腔室之間為中部腔室，在中部腔室中熱絲堅(jiān)直排列安裝，待鍍膜試樣分別安 裝于左、右腔室之上，熱絲可以對(duì)左、右腔室的元件進(jìn)行鍍膜，實(shí)現(xiàn)大面積雙面鍍膜，提高鍍 膜效率，進(jìn)一步降低成本；
[0021] (3)熱絲下端的熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)可以通過(guò)自重、配重或調(diào)力彈簧有效張緊熱絲，防止 熱絲擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)均勻鍍膜的效果；
[0022] (4)現(xiàn)有技術(shù)和專(zhuān)利中，為了提高鍍膜的效率，一般采用旋轉(zhuǎn)鍍膜設(shè)備，需要安裝 復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，操作方便。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2是一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備的A-A截面示意圖。
[0025] 圖3是一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備的B-B截面示意圖。
[0026] 圖中：1、電源及控制系統(tǒng)，2、轉(zhuǎn)動(dòng)軸，3、中部腔室，41、左腔室，42、右腔室，5、氣體 管道，6、供氣系統(tǒng)，7、真空系統(tǒng)，81、真空室上壁板，82、真空室下壁板，9、上電極板，10、下電 極板，11、熱絲調(diào)力滑板，12、保護(hù)鐘罩，13、配重，14、熱絲，15、固定支架，16、待鍍膜試樣， 17、側(cè)部底座，18、固定盤(pán)，19、固定管，20、滾軸，21、試樣固定機(jī)構(gòu)，22、沉積系統(tǒng)

【具體實(shí)施方式】
[0027] 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。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 如圖1、2和3所示的一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備，包括電源及控制系統(tǒng)、 真空系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)及沉積系統(tǒng)。
[0030] 電源及控制系統(tǒng)1實(shí)現(xiàn)了真空系統(tǒng)7、供氣系統(tǒng)6和沉積系統(tǒng)22的供電、控制、記 錄、監(jiān)視、報(bào)警和保護(hù)等功能。
[0031] 沉積系統(tǒng)上連接有真空系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，沉積系統(tǒng)包括左腔室41、右腔室42、中 部腔室3和熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)，還包括水冷系統(tǒng)，用于腔室的冷卻。
[0032] 供氣系統(tǒng)包括1路氫氣（99. 99% )、1路甲烷（99. 99% )、1路氮?dú)猓?5-20psi)、1 路氬氣（15-20psi)及1路氣動(dòng)閥用氮?dú)猓?0psi)等及相應(yīng)質(zhì)量流量計(jì)和控制儀。
[0033] 真空系統(tǒng)由抽氣機(jī)組、氣壓調(diào)控系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)組成。
[0034] 沉積系統(tǒng)中，中部腔室固定安裝于真空系統(tǒng)之上，左腔室和右腔室分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng) 軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于中部腔室兩側(cè)，熱絲14堅(jiān)直固定安裝于中部腔室內(nèi)部，熱絲下端連接有熱絲 調(diào)力機(jī)構(gòu)。
[0035] 供氣系統(tǒng)通過(guò)氣體管道連接于沉積系統(tǒng)的中部腔室3之上。
[0036] 真空系統(tǒng)也通過(guò)真空管道、氣閥等連接于中部腔室3之上。
[0037] 中部腔室包括真空室上壁板81和真空室下壁板82,固定支架15固定安裝于真空 室上壁板之上，上電極板9固定安裝于固定支架上，熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)固定安裝于真空室下壁 板之上，下電極板10固定于熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)上端，熱絲兩端分別固定于上電極板和下電極板 之上。
[0038] 熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)采用保護(hù)鐘罩12固定安裝于真空室下壁板之上，滾軸20固定安裝 于保護(hù)鐘罩內(nèi)部，熱絲調(diào)力滑板11上端與下電極板連接，保護(hù)鐘罩上端設(shè)有限位通孔；熱 絲調(diào)力滑板下端依次穿過(guò)保護(hù)鐘罩上的限位通孔和滾軸。
[0039] 左腔室和右腔室內(nèi)部固定安裝有試樣固定機(jī)構(gòu)21。
[0040] 試樣固定機(jī)構(gòu)采用側(cè)部底座17固定安裝于左腔室和/或右腔室內(nèi)壁，固定盤(pán)18 固定于側(cè)部底座上，固定管19固定于固定盤(pán)上，固定管采用石英材料制成，待鍍膜試樣16 即金剛石刀具安裝于固定管之上。
[0041] 保護(hù)鐘罩上的限位通孔起到限位作用，使得熱絲調(diào)力滑板只會(huì)上下移動(dòng)，不會(huì)徑 向竄動(dòng)，從而保證了熱絲不會(huì)徑向擺動(dòng)，保證試樣在安裝后與熱絲之間距離不會(huì)變化，提高 了試樣在生成金剛石膜時(shí)的質(zhì)量。
[0042] 實(shí)施例2
[0043] 在實(shí)施例1基礎(chǔ)上增加了以下技術(shù)內(nèi)容：
[0044] 熱絲調(diào)力滑板下端依次穿過(guò)保護(hù)鐘罩上的限位通孔和滾軸后，再與配重相連。
[0045] 實(shí)施例3
[0046] 在實(shí)施例1基礎(chǔ)上增加了以下技術(shù)內(nèi)容：
[0047] 熱絲調(diào)力滑板下端依次穿過(guò)保護(hù)鐘罩上的限位通孔和滾軸后，再與調(diào)力彈簧相 連，調(diào)力彈簧另一端與真空室下壁板相連。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備，包括電源及控制系統(tǒng)（1)、真空系統(tǒng)（7)、供 氣系統(tǒng)（6)及沉積系統(tǒng)（22)，其特征在于：所述沉積系統(tǒng)（22)上連接有真空系統(tǒng)（7)和供 氣系統(tǒng)（6)，所述沉積系統(tǒng)包括左腔室（41)、右腔室（42)、中部腔室（3)和熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)，所 述中部腔室（3)固定安裝于真空系統(tǒng)之上，左腔室（41)和右腔室（42)分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于中 部腔室（3)兩側(cè)，熱絲（14)堅(jiān)直固定安裝于中部腔室（3)內(nèi)部，熱絲（14)下端連接有熱絲 調(diào)力機(jī)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備，其特征在于：所述供 氣系統(tǒng)（6)通過(guò)氣體管道（5)連接于沉積系統(tǒng)（22)的中部腔室（3)之上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備，其特征在于：所述中 部腔室（3)包括真空室上壁板（81)和真空室下壁板（82)，固定支架（15)固定安裝于真空 室上壁板（81)之上，上電極板（9)固定安裝于固定支架（15)上，熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)固定安裝于 真空室下壁板（82)之上，下電極板（10)固定于熱絲調(diào)力機(jī)構(gòu)上端，熱絲（14)兩端分別固 定于上電極板（9)和下電極板（10)之上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備，其特征在于：所述熱 絲調(diào)力機(jī)構(gòu)采用保護(hù)鐘罩（12)固定安裝于真空室下壁板（82)之上，滾軸（20)固定安裝 于保護(hù)鐘罩（12)內(nèi)部，保護(hù)鐘罩上端設(shè)有限位通孔；熱絲調(diào)力滑板（11)上端與下電極板 (10)連接，熱絲調(diào)力滑板（11)下端依次穿過(guò)保護(hù)鐘罩（12)上的限位通孔和滾軸（20)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備，其特征在于：所述熱 絲調(diào)力滑板（11)下端依次穿過(guò)保護(hù)鐘罩（12)上的限位通孔和滾軸（20)后，再與配重 (13)相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備，其特征在于：所述熱 絲調(diào)力滑板（11)下端依次穿過(guò)保護(hù)鐘罩（12)上的限位通孔和滾軸（20)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（82)或保護(hù)鐘罩（12)底壁相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備，其特征在于：所述左 腔室（41)和/或右腔室（42)內(nèi)部固定安裝有試樣固定機(jī)構(gòu)（21)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備，其特征在于：所述試 樣固定機(jī)構(gòu)（21)采用側(cè)部底座（17)固定安裝于左腔室（41)和/或右腔室（42)內(nèi)壁，固 定盤(pán)（18)固定于側(cè)部底座（17)上，固定管（19)固定于固定盤(pán)（18)上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙開(kāi)門(mén)立式制備金剛石膜的設(shè)備，其特征在于：左腔室 (41)和右腔室（42)分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸（2)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于中部腔室（3)兩側(cè)壁之上。
【文檔編號(hào)】C23C16/27GK203999807SQ201420289562
【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