一種垂直布局制備金剛石膜的單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單陣列熱絲裝置，屬于鍍膜【技術領域】，特別涉及一種制備金剛石膜的熱絲裝置。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；單列的熱絲豎直分布，其上端與上電極板固定連接，其下端與下電極板固定連接；下電極板下端固定于熱絲調(diào)力機構(gòu)之上，熱絲調(diào)力機構(gòu)固定于真空室下壁板之上。本實用新型采用單陣列熱絲豎直分布，可以雙面大面積鍍膜，減少熱絲的成本，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，進一步降低了熱絲的成本，熱絲下端的熱絲調(diào)力機構(gòu)可以張緊熱絲并限制熱絲擺動，實現(xiàn)均勻鍍膜。
【專利說明】-種垂直布局制備金剛石膜的單陣列熱絲裝置

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

【背景技術】
[0002] 金剛石具有優(yōu)異的力、熱、聲、光、電、化學等各項性能。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域具有廣泛的應用前景。目前，金剛石 薄膜技術已在刀具、高性能電子元件，航天材料等眾多場合得到應用，收到極好的效果，其 應用在高科技領域被人們倍加關注。
[0003] 目前，工業(yè)化CVD金剛石薄膜的制備方法主要有兩種，一是熱絲化學氣相沉積法 (HFCVD)，二是微波等離子體化學氣相沉積法（MPCVD)。微波法可制備高品質(zhì)的金剛石薄膜 及厚度達毫米量級的金剛石晶片，但設備成本高昂，沉積面積較小，沉積速度緩慢。熱絲法 操作簡單，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氣體混合后通入真空反應室內(nèi)，混 合氣體經(jīng)高溫熱絲裂解后，其氣體中的活性碳原子就會沉積在基體表面，從而生長出金剛 石薄膜。
[0004] 金剛石鍍膜設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 加熱鍍膜，效率很低，例如美國專利US5997650。
[0005] 目前，有些公司發(fā)明的熱絲裝置為垂直布置，能利用熱絲的兩個側(cè)面來生成石膜， 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，會導致下電極板晃動，從而進一步導致熱絲晃動，熱 絲的不穩(wěn)定會使得鍍膜不均勻，影響刀具的金剛石膜生成質(zhì)量。 實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型的目的是克服以上現(xiàn)有技術的不足，提供一種垂直布局制備金剛石膜 的單陣列熱絲裝置，該裝置采用單陣列熱絲堅直分布，可以雙面大面積鍍膜，減少熱絲的成 本，堅直分布的熱絲結(jié)構(gòu)保證了在不破壞熱絲的情況下取出試樣，進一步降低了熱絲的成 本，熱絲下端的熱絲調(diào)力機構(gòu)可以張緊熱絲并限制熱絲擺動，實現(xiàn)均勻鍍膜。
[0007] 本實用新型為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是：一種垂直布局制備金剛石膜的 單陣列熱絲裝置，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；單列的熱絲堅直分布，其上端與上電極板固定連接，其下端與下電極板固定連 接；下電極板下端固定于熱絲調(diào)力機構(gòu)之上，熱絲調(diào)力機構(gòu)固定于真空室下壁板之上。
[0008] 所述上電極板通過固定支架與真空室上壁板固定連接。
[0009] 所述單列的熱絲的分布為：
[0010] 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的，能 和碳形成碳化物的金屬，如鎢、鉭等，其直徑一般不超過0. 6mm。 toon] 所述熱絲調(diào)力機構(gòu)包括保護鐘罩，所述保護鐘罩下端固定于真空室下壁板之上， 保護鐘罩上端設有限位通孔；熱絲調(diào)力滑板上端固定于下電極板上，其下端依次穿過限位 通孔和滾軸。
[0012] 所述熱絲調(diào)力滑板上端固定于下電極板上，其下端依次穿過限位通孔和滾軸后， 再與配重連接。
[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鐘罩底壁相連。
[0014] 所述熱絲調(diào)力滑板為直線型滑板，滾軸固定安裝于保護鐘罩內(nèi)部。
[0015] 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。
[0016] 本實用新型裝置的有益效果是：
[0017] (1)熱絲采用單陣列堅直分布，在熱絲兩側(cè)均可以布置試樣進行鍍膜，可以實現(xiàn)雙 面大面積鍍膜，熱絲一次可以鍍膜面積增加，相對提高了熱絲的使用效率，降低了熱絲的成 本；
[0018] (2)熱絲堅直分布的裝置中，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，進一步降低了熱絲成本；
[0019] (3)熱絲下端的下電極板上安裝有熱絲調(diào)力機構(gòu)，熱絲調(diào)力機構(gòu)下端的熱絲調(diào)力 滑板及保護鐘罩具有限位作用，而且熱絲調(diào)力滑板通過其自重、外加配重或調(diào)力彈簧使熱 絲張緊，限制熱絲擺動，保護熱絲，防止熱絲破壞，同時利于均勻鍍膜；
[0020] (4)熱絲調(diào)力機構(gòu)的熱絲調(diào)力滑板可以設計成彎折形狀，避免熱絲調(diào)力機構(gòu)內(nèi)部 受鍍膜影響，保證調(diào)力機構(gòu)有效、安全、可靠的長期使用，提高其使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是一種垂直布局制備金剛石膜的單陣列熱絲裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2是一種垂直布局制備金剛石膜的單陣列熱絲裝置的A-A截面示意圖。
[0023] 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、保護鐘罩，6、配重，7、熱絲，8、固定支架，9、支撐柱，10、滾軸

【具體實施方式】
[0024] 以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明，但本實用新型并不局限于具體實施 例。
[0025] 實施例1
[0026] 如圖1和2所示的一種垂直布局制備金剛石膜的單陣列熱絲裝置，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；單列的熱絲7堅直 分布，其上端與上電極板2固定連接，其下端與下電極板3固定連接；下電極板3下端固定 于熱絲調(diào)力機構(gòu)之上，熱絲調(diào)力機構(gòu)固定于真空室下壁板12之上。
[0027] 上電極板2通過固定支架與真空室上壁板11固定連接。
[0028] 單列的熱絲7的分布為：
[0029] 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〇
[0030] 熱絲調(diào)力機構(gòu)包括保護鐘罩5,所屬保護鐘罩下端固定于真空室下壁板之上，保護 鐘罩上端設有限位通孔；熱絲調(diào)力滑板4上端固定于下電極板上，其下端依次穿過限位通 孔和滾軸10。
[0031] 熱絲調(diào)力滑板4為直線型滑板，滾軸10固定安裝于保護鐘罩內(nèi)部。
[0032] 實施例2
[0033] 如圖1和2所示的一種垂直布局制備金剛石膜的單陣列熱絲裝置，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；單列的熱絲7堅直 分布，其上端與上電極板2固定連接，其下端與下電極板3固定連接；下電極板3下端固定 于熱絲調(diào)力機構(gòu)之上，熱絲調(diào)力機構(gòu)固定于真空室下壁板之上。
[0034] 上電極板2通過固定支架與真空室上壁板11固定連接。
[0035] 單列的熱絲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 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 料為鉭（Ta)，熱絲直徑為0· 3mm。
[0036] 熱絲調(diào)力機構(gòu)包括保護鐘罩5,所屬保護鐘罩下端固定于真空室下壁板之上，保護 鐘罩上端設有限位通孔；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單陣列熱絲裝置，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；單列的熱絲7堅直 分布，其上端與上電極板2固定連接，其下端與下電極板3固定連接；下電極板3下端固定 于熱絲調(diào)力機構(gòu)之上，熱絲調(diào)力機構(gòu)固定于真空室下壁板之上。
[0040] 上電極板2通過固定支架與真空室上壁板11固定連接。
[0041] 單列的熱絲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，在其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· 3臟。
[0042] 熱絲調(diào)力機構(gòu)包括保護鐘罩5,所屬保護鐘罩下端固定于真空室下壁板之上，保護 鐘罩上端設有限位通孔；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。
【權利要求】
1. 一種垂直布局制備金剛石膜的單陣列熱絲裝置，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；單列的熱絲（7)堅 直分布，其上端與上電極板（2)固定連接，其下端與下電極板（3)固定連接；下電極板（3) 下端固定于熱絲調(diào)力機構(gòu)之上，熱絲調(diào)力機構(gòu)固定于真空室下壁板（12)之上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種垂直布局制備金剛石膜的單陣列熱絲裝置，其特征在 于：所述上電極板（2)通過固定支架與真空室上壁板（11)固定連接。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種垂直布局制備金剛石膜的單陣列熱絲裝置，其特征在 于：所述單列的熱絲（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)權利要求1所述的一種垂直布局制備金剛石膜的單陣列熱絲裝置，其特征在 于：所述熱絲調(diào)力機構(gòu)包括保護鐘罩（5)，所述保護鐘罩下端固定于真空室下壁板之上，保 護鐘罩上端設有限位通孔；熱絲調(diào)力滑板（4)上端固定于下電極板上，其下端依次穿過限 位通孔和滾軸（10)。
5. 根據(jù)權利要求4所述的一種垂直布局制備金剛石膜的單陣列熱絲裝置，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，其下端依次穿過限位通孔和滾軸（10) 后，再與配重（6)連接。
6. 根據(jù)權利要求4所述的一種垂直布局制備金剛石膜的單陣列熱絲裝置，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)或保護鐘罩（5)底壁相連。
7. 根據(jù)權利要求4、5或6任一所述的一種垂直布局制備金剛石膜的單陣列熱絲裝置， 其特征在于：所述熱絲調(diào)力滑板（4)為直線型滑板，滾軸（10)固定安裝于保護鐘罩內(nèi)部。
8. 根據(jù)權利要求4、5或6任一所述的一種垂直布局制備金剛石膜的單陣列熱絲裝置， 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】C23C16/44GK203890436SQ201420289584
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權日:2014年5月30日
【發(fā)明者】吳愛民, 林國強, 李強, 鄒瑞洵, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:大連理工常州研究院有限公司