一種熱蒸發(fā)鍍膜方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及真空鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱蒸發(fā)鍍膜方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光學薄膜制造領(lǐng)域，熱蒸發(fā)技術(shù)是最早發(fā)展起來的一種薄膜沉積技術(shù)，具有操 作簡單、鍍膜成本低、監(jiān)控方便、穩(wěn)定性好等特點，目前仍然是光學制造企業(yè)采用的主流薄 膜制備技術(shù)。
[0003] 熱蒸發(fā)鍍膜，是在真空室內(nèi)，對蒸發(fā)容器(如坩堝、鎢舟）中的薄膜原材料（Ti02、 Si02、]\%?2等）進行加熱，在高溫下，原材料的原子或分子從膜料表面蒸發(fā)氣化并逸出，在 真空室中形成蒸汽流并向空間擴散，最后沉積到零件表面，附著凝結(jié)或發(fā)生化學反應形成 薄膜的方法。熱蒸發(fā)鍍膜對膜料加熱一般采用兩種方式：電阻加熱和電子束加熱。電阻 加熱是將高熔點的金屬鎢、鉬等制成特定的舟型，通過電極加熱舟體，使舟體達到很高的 溫度，從而熔化或氣化舟里面的鍍膜材料。電子束加熱是利用電子槍產(chǎn)生的高能電子束 (6000-10000eV)加熱坩堝中的材料，使其蒸發(fā)并形成薄膜的方法。由于電子束可以加熱高 熔點的氧化物和陶瓷等材料，因此得到了更加廣泛的應用。
[0004] 一方面，在薄膜制造過程中，有時為了獲得特定的光學性能(如超窄帶濾光片，負 濾光片等)，需要進行薄層或極薄層沉積(幾個納米甚至幾個埃米)。同時，在超低損耗薄膜 或激光薄膜的制備時，也需要超低沉積速率(如0. 01-0.lnm/s)才能獲得優(yōu)良的性能。按照 現(xiàn)有膜厚的控制方式，要實現(xiàn)超薄層的精確控制，必須降低成膜的沉積速率，也就是說低沉 積速率可以提高膜厚的控制精度。但是實際操作中發(fā)現(xiàn)，采用現(xiàn)有的熱蒸發(fā)技術(shù)，通過降低 沉積速率的方式來獲得超薄層的精確沉積厚度仍然是十分困難的事情，原因在于：1、當沉 積到所需膜厚時，即使切斷電源，熔融的膜料不會立即停止蒸發(fā)，而且關(guān)閉擋板也需要一定 的時間；2、材料熔化后形成的蒸發(fā)區(qū)域是一個面蒸發(fā)源，沉積速率不會太低；3、大多數(shù)材 料具有特定的熔點，因此膜料蒸發(fā)是一個突變的過程；4、采用降低蒸發(fā)源溫度的方法可在 一定范圍內(nèi)降低沉積速率，但低溫會造成成膜粒子的動能減小，膜層質(zhì)量變差。這些原因造 成熱蒸發(fā)鍍膜的極薄層控制十分困難。
[0005] 另一方面，薄膜的結(jié)構(gòu)決定其性能。不同工藝參數(shù)制備的薄膜通常具有不同的微 觀結(jié)構(gòu)和理化性能。沉積速率大小不僅影響薄膜的光學吸收和散射性能，還影響薄膜的機 械性能。改變沉積速率，可以影響膜料粒子的迀移率，從而影響膜層的質(zhì)量?，F(xiàn)有磁控濺 射、離子束濺射、金屬有機物化學氣相沉積和分子束外延等方法具有很好的速率調(diào)控性，但 由于這些方法所能沉積的薄膜材料非常有限，膜層吸收較大，因此其在光學鍍膜領(lǐng)域的應 用非常有限。
[0006] 綜上所述，如何在熱蒸發(fā)鍍膜中對極薄層進行精確控制是目前亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的核心是提供一種熱蒸發(fā)鍍膜方法，同時提供可以實現(xiàn)該方法的裝置，以 根據(jù)需要對沉積頻率和占空比進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對膜厚和結(jié)構(gòu)的有效控制。
[0008] 為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是： 一種熱蒸發(fā)鍍膜方法，從蒸發(fā)源擴散出來的膜料粒子，在其傳輸?shù)交砻娴倪^程中， 允許部分的膜料粒子通過通道傳輸?shù)交砻妫瑢崿F(xiàn)薄膜沉積，其余的膜料粒子受到遮擋， 無法沉積到基片上，通道位于基片和蒸發(fā)源之間，調(diào)節(jié)通道通_阻的比例和變換快慢，實現(xiàn) 對膜料粒子的擴散控制。
[0009] -種熱蒸發(fā)鍍膜裝置，包括真空室和設置于真空室內(nèi)的蒸發(fā)源，在蒸發(fā)源上方設 置有能夠阻擋膜料的擋板，在擋板上方設置有調(diào)制盤，所述的調(diào)制盤通過轉(zhuǎn)軸與設置于真 空室外的調(diào)制電機連接；調(diào)制電機與驅(qū)動器和控制器連接； 所述的調(diào)制盤包括調(diào)制板固定架和設置于調(diào)制板固定架內(nèi)的多片移動葉片； 所述的調(diào)制板固定架包括圓環(huán)形的框架、多片固定葉片和聯(lián)軸器； 所述的固定葉片為扇形板形狀，多片固定葉片等間設置于框架的圓環(huán)內(nèi)，固定葉片的 長弧段通過焊接與框架連接，固定葉片的短弧段通過焊接連接聯(lián)軸器； 所述的聯(lián)軸器設置于多片固定葉片的中央位置；聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)軸配合連接；在框架的圓 環(huán)面上均布多個螺紋孔；聯(lián)軸器上設置有緊固螺母； 所述的移動葉片為扇形板形狀，移動葉片的長弧端設置有多個螺紋孔，多片移動葉片 的長弧端可通過螺紋連接設置于框架的不同位置，移動葉片的短弧端通過緊固螺母與聯(lián)軸 器連接。
[0010] 根據(jù)權(quán)利要求所述的熱蒸發(fā)鍍膜裝置，所述框架的圓環(huán)面上均布36個螺紋孔，相 鄰螺紋孔對框架中心的夾角為10°。
[0011] 所述的蒸發(fā)源為電子槍蒸發(fā)源或電阻蒸發(fā)源。
[0012] 所述的調(diào)制電機為直流電機或步進電機。
[0013] 所述的控制器為PLC控制器或工控機，PLC控制器通過IXD觸摸屏并進行電機參 數(shù)設置。
[0014] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點： 1.本發(fā)明能降低熱蒸發(fā)鍍膜的沉積速率，提高膜厚控制精度，且不改變成膜粒子的動 能，在熱蒸發(fā)沉積過程中，可以選擇性地控制沉積過程，適用于傳統(tǒng)熱蒸發(fā)技術(shù)的所有薄膜 材料，如ZnS、MgF2、A1203、Zr02、H4、Al、Ag等。
[0015] 2.本發(fā)明的沉積頻率可以根據(jù)需要進行連續(xù)調(diào)節(jié)，不加變速器時，沉積頻率最 高可達到1000Hz;本發(fā)明只需設計不同的調(diào)制盤結(jié)構(gòu)，就可使沉積膜料的占空比處于 0:1-1:1之間，從而可使成膜的沉積速率是目前熱蒸發(fā)沉積速率的0-100%。
[0016] 3.本發(fā)明的方法和裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，系統(tǒng)緊湊，不需要對鍍膜機進行特殊 的改造，在原有鍍膜機上，只要預留有備用孔，就可以方便進行安裝。
【附圖說明】
[0017] 圖1.是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2.是本發(fā)明調(diào)制板固定架的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3.是圖2的A-A向剖視圖； 圖4.是本發(fā)明移動葉片不意圖； 圖中，1 一蒸發(fā)源，2-擋板，3-調(diào)制盤，4一調(diào)制電機，5-驅(qū)動器，6-控制器，7-真空 室，8-調(diào)制板固定架，9一固定葉片，10-緊固螺母，11 一聯(lián)軸器，12-移動葉片，13-框架。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說明，但是不應以此限制本發(fā)明的保 護范圍。
[0019] -種熱蒸發(fā)鍍膜方法，其實現(xiàn)方法是： 從蒸發(fā)源擴散出來的膜料粒子，在其傳輸?shù)交砻娴倪^程中，采用適當?shù)姆椒▽δ?料傳輸過程進行干預和調(diào)控。根據(jù)需要，允許特定部分的膜料粒子順利傳輸?shù)交?，而?止其余部分膜料粒子的擴散。雖然蒸發(fā)源對膜料的蒸發(fā)是持續(xù)進行的，但對基片而言，實 現(xiàn)的膜料沉積不是連續(xù)的。本發(fā)明中，對膜料粒子的調(diào)控是通過一個特制的調(diào)制盤來實現(xiàn) 的。調(diào)制盤上開有通光部分和阻光部分，當通光部分旋轉(zhuǎn)到蒸發(fā)源上方，蒸發(fā)出來的膜料粒 子可以順利擴散到基片表面，實現(xiàn)薄膜沉積。當遮光部分旋轉(zhuǎn)到蒸發(fā)源上方，膜料粒子受到 遮擋，由于熱蒸發(fā)出來的粒子不是帶電離子，無法繞過遮擋部分，因此膜料無法沉積到基片 上，從而實現(xiàn)沉積速率的調(diào)控。
[0020] -種熱蒸發(fā)鍍膜裝置，如圖1所示包括真空室7和設置于真空室內(nèi)的蒸發(fā)源1，蒸 發(fā)源1為電子槍蒸發(fā)源或電阻蒸發(fā)源，在蒸發(fā)源1上方設置有能夠阻擋膜料的擋板2,膜 料預熔過程中，為防止大顆粒膜料噴濺到基片表面，采用擋板2阻止薄膜沉積，待預熔結(jié)束 后，打開擋板2進行鍍膜，蒸發(fā)源1和擋板2是一般鍍膜機的標準配置。在擋板2上方設置 有調(diào)制盤3,調(diào)制盤3與擋板的間隔一般為2-3_，所述的調(diào)制盤3通過轉(zhuǎn)軸與設置于真空 室7外的調(diào)制電機4連接；調(diào)制電機4為直流電機或步進電機，調(diào)制電機4與驅(qū)動器5和控 制器6連接； 如圖2、圖3所示，所述