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真空镀膜机的真空室设计方法

真空镀膜技术是在真空条件下采用物理或者化学方法，使物体表面获取所需膜体，真空镀膜技术根据其采用方法的不同科分成蒸发镀、溅射镀、离子镀、束流沉积以及分子束外延等，这次分析的镀膜设备采用的是磁控溅射镀膜。

真空室是真空设备的一个主要组成部位，真空镀膜设备真空室设计主要考虑的就是密封性和-性，结构必须要合理，真空设备的材料生产都是在真空室内进行的，材料对真空度的影响要小，设计不能马虎，要注意一些问题。

使用磁控溅射的真空镀膜机一般采用的是圆筒主体结构，结构上要-快速抽空，因气袋会缓慢的放气，因此要避免出现隔离孔穴，真空系统上端会加装磁控溅射枪，为了使真空室和元件有足够的强度，-在外部和内部的作用力下不产生形状的变化，厚度需要足够。

焊接是真空室制造中的一道关键工序，-焊接之后的真空室不会产生漏气现象，须合理设计焊接结构，提高焊接，处在真空的内壁粗糙度要抛光使室外室内表面很光洁，须-注意的是需做好防止生锈的措施。

真空镀膜过程的均匀性到底多重要？

真空镀膜过程非常复杂，由于镀膜原理的不同分为很多种类，仅仅因为都需要高真空度而拥有统一名称。所以对于不同原理的真空镀膜，影响均匀性的因素也不尽相同。并且均匀性这个概念本身也会随着镀膜尺度和薄膜成分而有着不同的意义。

薄膜均匀性的概念：

1、厚度上的均匀性，也可以理解为粗糙度，在光学薄膜的尺度上看(也就是1/10波长作为单位，约为100a)，真空镀膜的均匀性已经相当好，可以轻松将粗糙度控制在可见光波长的1/10范围内，也就是说对于薄膜的光学特性来说，真空镀膜没有任何障碍。

但是如果是指原子层尺度上的均匀度，也就是说要实现10a甚至1a的表面平整，是现在真空镀膜中主要的技术含量与技术瓶颈所在，具体控制因素下面会根据不同镀膜给出详细解释。

2、化学组分上的均匀性：

就是说在薄膜中，化合物的原子组分会由于尺度过小而很容易的产生不均匀特性，sitio3薄膜，如果镀膜过程不科学，那么实际表面的组分并不是sitio3，而可能是其他的比例，镀的膜并非是想要的膜的化学成分，这也是真空镀膜的技术含量所在。

3、晶格有序度的均匀性：

这决定了薄膜是单晶，多晶，非晶，是真空镀膜技术中的-问题，具体见下。

主要分类有两个大种类：一、对于蒸发镀膜：一般是加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来，并且沉降在基片表面，通过成膜过程(散点-岛状结构-迷走结构-层状生长)形成薄膜。

厚度均匀性主要取决于：1、基片材料与靶材的晶格匹配程度；2、基片表面温度；3、蒸发功率，速率；4、真空度；5、镀膜时间，厚度大小。

组分均匀性：蒸发镀膜组分均匀性不是很容易-，具体可以调控的因素同上，但是由于原理所限，对于非单一组分镀膜，蒸发镀膜的组分均匀性不好。

晶向均匀性：1、晶格匹配度;2、基片温度;3、蒸发速率.

真空卷绕镀膜机镀层之间的结合力

真空卷绕镀膜机镀层之间的结合力主要与以下因素有关：

1、真空镀膜设备底镀层的种类与性质。一般认为，铜层与多种金属都具有好的结合力。含铁量-30％左右的高铁镍铁合金，在酸铜液中也会产生置换铜层，故不能用于光亮酸铜打底。

2、真空镀膜机底镀层的光亮性。真空镀膜镀层越是光亮，与其他镀层的附着力可能越差。

3、真空镀膜设备底镀层表面的清洁性。典型的是镀-盐光亮酸铜后，往往形成有机膜钝化层，应作脱膜处理。不要轻信声称镀后无需除膜的酸铜光亮剂的宣传，而在工艺流程设计时不考虑除膜工序。

因为即使新配液时可以不脱膜，随着亮铜液中有机杂质的积累或加入的光亮剂比例失调时，也会产生憎水的有机膜层。众所周知，-几乎是所有酸铜光亮剂中不可缺少的组分，而镀层中-的夹附量越大，越容易生成憎水膜层。

4、真空镀膜机底镀层的钝化性。越易钝化的镀层，其上镀层的结合力越差。镍是易钝化金属，镀镍过程中断电对间稍长，镍镀层在镀镍液中会发生化学钝化；

若未能有效避免双性电极现象(详见第四讲)；则作为阳极部分的工件局部更会发生-的电化学钝化，在镀多县镍时-应注意。铬比镍更易钝化，所以铬上镀铬必须有-的活化。

铬上镀铬的情况也不少，如：装饰性套铬一次深镀能力差时作二次套铬；为-抗蚀性与耐磨性，在乳白铬(基本无裂纹)上镀硬铬；钼及钼合金电镀要求用镀铬打底等。

多片式比较片装置的设计特点

1)固定筒圆筒形状、大直径、厚壁结构的设计和周向对称的固定方式，可-其有足够的强度和刚度，同时，还可阻止高温溅射磨料对其内部零部件污染，-拨动盘转动的灵活性。

2)圆形轴承座的设计，-轴承座安装的密封性和垂直度；增大轴的直径尺寸，加大轴承座中两轴承的安装间距，提高其自身的强度和刚度，-转动过程中轴1的刚度和拨动盘的旋转灵活性、位置重复的一致性。

3)装载换位机构，通过扩大支承盘的直径，使该机构在平面方向的有效面积增大，可安装直径大(φ26.5mm)的比较片，有利于光路调整，提高光学薄膜；比较片由单片玻璃作为一个比较片单元，比较片采用空间立体叠加安装方式，多片玻璃叠加安装在一个比较片存储筒内，实现一次可放置50~100片比较片，解决镀膜机镀制多层精密光学薄膜，比较片数量少影响镀膜层数和精度的问题。

4)定位盘与槽型光藕的配合，通过槽型光藕来感知定位盘上三个均分的120°狭缝，控制电机转动停止。轴1旋转定位重复的一致性得到-，带动拨动盘完成准确的拨片动作。

5)转动密封馈入机构引入威尔逊密封机构，既-电机通过齿轮啮合带动轴的灵活转动，又-真空室对外部的密封作用。优化设计的真空镀膜机多片式比较片装置，其特点：(1)结构简单，强度高，-性好；(2)比较片装载数量大，生产效率提高，可镀制-层精密光学薄膜；(3)比较片直径增大，提高薄膜监控的精度，降低对硬件系统的要求，系统容易实现自动控制；