一種雙開門立式制備金剛石膜的設備的制作方法
【專利摘要】一種雙開門立式制備金剛石膜的設備，屬于鍍膜【技術領域】，特別涉及一種制備金剛石膜的設備，該設備包括電源及控制系統、真空系統、供氣系統及沉積系統，其特征在于：所述沉積系統上連接有真空系統和供氣系統，所述沉積系統包括左腔室、右腔室、中部腔室和熱絲調力機構，所述中部腔室固定安裝于真空系統之上，左腔室和右腔室分別轉動安裝于中部腔室兩側，熱絲豎直固定安裝于中部腔室內部，熱絲下端連接有熱絲調力機構。本實用新型采用熱絲豎直安裝于中部腔室上，真空室采用雙開門立式布局，待鍍膜試樣分別安裝于兩個真空室內壁，熱絲下端安裝熱絲調力機構，實現高效、穩定、均勻的制備金剛石薄膜，該設備簡單，生產效率高，生產成本低。
【專利說明】一種雙開門立式制備金剛石膜的設備

【技術領域】
[0001] 本發明屬于鍍膜【技術領域】，特別涉及一種制備金剛石膜的設備。

【背景技術】
[0002] 金剛石具有優異的力、熱、聲、光、電、化學等各項性能。人造金剛石薄膜的性能已 經基本接近天然金剛石，優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，混 合氣體經高溫熱絲裂解后，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] 目前，采用這種制備方法的設備中的大部分熱絲采用水平布局，包括美國SP3公 司在內的主要企業都是如此，例如美國專利US5997650,這種結構分布的熱絲要求鍍膜試樣 只能在熱絲一側安裝，這種結構存在以下缺點：
[0005] (1)這種鍍膜設備只能利用熱絲的一側實現單面鍍膜，未能有效利用熱絲，鍍膜效 率較低；
[0006] (2)這種鍍膜設備每完成一次鍍膜后取出鍍膜試樣時，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，國內有些公司已經采取熱絲堅直分布的設備鍍膜，包括中南大學的 200910043584. X的發明專利等，但是設備結構復雜，需要安裝復雜的旋轉機構，成本較高， 有些專利技術的設備中熱絲采用堅直分布，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，會導致下電極板晃動，而配重是自由懸掛，就會進一步導致熱絲晃動，影 響試樣的金剛石膜生成質量。 實用新型內容
[0008] 本實用新型的目的是克服以上現有技術的不足，提供一種雙開門立式制備金剛石 膜的設備，該設備中采用熱絲堅直安裝于中部腔室上，真空室采用雙開門立式布局，待鍍膜 試樣分別安裝于兩個真空室內壁，熱絲下端安裝熱絲調力機構，實現高效、穩定、均勻的制 備金剛石薄膜，該設備簡單，生產效率高，生產成本低。
[0009] 本實用新型為實現上述目的所采用的技術方案是：一種雙開門立式制備金剛石膜 的設備，包括電源及控制系統、真空系統、供氣系統及沉積系統，其特征在于：所述沉積系統 上連接有真空系統和供氣系統，所述沉積系統包括左腔室、右腔室、中部腔室和熱絲調力機 構，所述中部腔室固定安裝于真空系統之上，左腔室和右腔室分別轉動安裝于中部腔室兩 偵!|，熱絲堅直固定安裝于中部腔室內部，熱絲下端連接有熱絲調力機構。
[0010] 所述供氣系統通過氣體管道連接于沉積系統的中部腔室之上 [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，熱絲調力機構固定安裝于真空室下壁板之上， 下電極板固定于熱絲調力機構上端，熱絲兩端分別固定于上電極板和下電極板之上。
[0012] 所述熱絲調力機構采用保護鐘罩固定安裝于真空室下壁板之上，滾軸固定安裝于 保護鐘罩內部，熱絲調力滑板上端與下電極板連接，保護鐘罩上端設有限位通孔；熱絲調力 滑板下端依次穿過保護鐘罩上的限位通孔和滾軸，下電極板固定安裝于熱絲調力機構的熱 絲調力滑板之上，并可隨熱絲調力滑板上下自由滑動。
[0013] 所述熱絲調力滑板下端依次穿過保護鐘罩上的限位通孔和滾軸后，再與配重相 連。
[0014] 所述熱絲調力滑板下端依次穿過保護鐘罩上的限位通孔和滾軸后，再與調力彈簧 相連，調力彈簧另一端與真空室下壁板或保護鐘罩底壁相連。
[0015] 所述左腔室和/或右腔室內部固定安裝有試樣固定機構。
[0016] 所述試樣固定機構采用側部底座固定安裝于左腔室和/或右腔室內壁，固定盤固 定于側部底座上，固定管固定于固定盤上。
[0017] 左腔室和右腔室分別通過轉動軸轉動安裝于中部腔室兩側壁之上。
[0018] 本實用新型設備的有益效果為：
[0019] (1)設備中沉積系統采用雙開門方式，分為左腔室和右腔室，利于產品取出，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，熱絲可以對左、右腔室的元件進行鍍膜，實現大面積雙面鍍膜，提高鍍 膜效率，進一步降低成本；
[0021] (3)熱絲下端的熱絲調力機構可以通過自重、配重或調力彈簧有效張緊熱絲，防止 熱絲擺動，實現均勻鍍膜的效果；
[0022] (4)現有技術和專利中，為了提高鍍膜的效率，一般采用旋轉鍍膜設備，需要安裝 復雜的旋轉機構，本發明的設備結構簡單，成本低，操作方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是一種雙開門立式制備金剛石膜的設備的立體結構示意圖。
[0024] 圖2是一種雙開門立式制備金剛石膜的設備的A-A截面示意圖。
[0025] 圖3是一種雙開門立式制備金剛石膜的設備的B-B截面示意圖。
[0026] 圖中：1、電源及控制系統，2、轉動軸，3、中部腔室，41、左腔室，42、右腔室，5、氣體 管道，6、供氣系統，7、真空系統，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、熱絲調力滑板，12、保護鐘罩，13、配重，14、熱絲，15、固定支架，16、待鍍膜試樣， 17、側部底座，18、固定盤，19、固定管，20、滾軸，21、試樣固定機構，22、沉積系統

【具體實施方式】
[0027] 以下結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。
[0028] 實施例1
[0029] 如圖1、2和3所示的一種雙開門立式制備金剛石膜的設備，包括電源及控制系統、 真空系統、供氣系統及沉積系統。
[0030] 電源及控制系統1實現了真空系統7、供氣系統6和沉積系統22的供電、控制、記 錄、監視、報警和保護等功能。
[0031] 沉積系統上連接有真空系統和供氣系統，沉積系統包括左腔室41、右腔室42、中 部腔室3和熱絲調力機構，還包括水冷系統，用于腔室的冷卻。
[0032] 供氣系統包括1路氫氣（99. 99% )、1路甲烷（99. 99% )、1路氮氣（15-20psi)、1 路氬氣（15-20psi)及1路氣動閥用氮氣（70psi)等及相應質量流量計和控制儀。
[0033] 真空系統由抽氣機組、氣壓調控系統、尾氣處理系統組成。
[0034] 沉積系統中，中部腔室固定安裝于真空系統之上，左腔室和右腔室分別通過轉動 軸轉動安裝于中部腔室兩側，熱絲14堅直固定安裝于中部腔室內部，熱絲下端連接有熱絲 調力機構。
[0035] 供氣系統通過氣體管道連接于沉積系統的中部腔室3之上。
[0036] 真空系統也通過真空管道、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，熱絲調力機構固定安裝于真空室下壁 板之上，下電極板10固定于熱絲調力機構上端，熱絲兩端分別固定于上電極板和下電極板 之上。
[0038] 熱絲調力機構采用保護鐘罩12固定安裝于真空室下壁板之上，滾軸20固定安裝 于保護鐘罩內部，熱絲調力滑板11上端與下電極板連接，保護鐘罩上端設有限位通孔；熱 絲調力滑板下端依次穿過保護鐘罩上的限位通孔和滾軸。
[0039] 左腔室和右腔室內部固定安裝有試樣固定機構21。
[0040] 試樣固定機構采用側部底座17固定安裝于左腔室和/或右腔室內壁，固定盤18 固定于側部底座上，固定管19固定于固定盤上，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] 保護鐘罩上的限位通孔起到限位作用，使得熱絲調力滑板只會上下移動，不會徑 向竄動，從而保證了熱絲不會徑向擺動，保證試樣在安裝后與熱絲之間距離不會變化，提高 了試樣在生成金剛石膜時的質量。
[0042] 實施例2
[0043] 在實施例1基礎上增加了以下技術內容：
[0044] 熱絲調力滑板下端依次穿過保護鐘罩上的限位通孔和滾軸后，再與配重相連。
[0045] 實施例3
[0046] 在實施例1基礎上增加了以下技術內容：
[0047] 熱絲調力滑板下端依次穿過保護鐘罩上的限位通孔和滾軸后，再與調力彈簧相 連，調力彈簧另一端與真空室下壁板相連。
【權利要求】
1. 一種雙開門立式制備金剛石膜的設備，包括電源及控制系統（1)、真空系統（7)、供 氣系統（6)及沉積系統（22)，其特征在于：所述沉積系統（22)上連接有真空系統（7)和供 氣系統（6)，所述沉積系統包括左腔室（41)、右腔室（42)、中部腔室（3)和熱絲調力機構，所 述中部腔室（3)固定安裝于真空系統之上，左腔室（41)和右腔室（42)分別轉動安裝于中 部腔室（3)兩側，熱絲（14)堅直固定安裝于中部腔室（3)內部，熱絲（14)下端連接有熱絲 調力機構。
2. 根據權利要求1所述的一種雙開門立式制備金剛石膜的設備，其特征在于：所述供 氣系統（6)通過氣體管道（5)連接于沉積系統（22)的中部腔室（3)之上。
3. 根據權利要求1所述的一種雙開門立式制備金剛石膜的設備，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，熱絲調力機構固定安裝于 真空室下壁板（82)之上，下電極板（10)固定于熱絲調力機構上端，熱絲（14)兩端分別固 定于上電極板（9)和下電極板（10)之上。
4. 根據權利要求3所述的一種雙開門立式制備金剛石膜的設備，其特征在于：所述熱 絲調力機構采用保護鐘罩（12)固定安裝于真空室下壁板（82)之上，滾軸（20)固定安裝 于保護鐘罩（12)內部，保護鐘罩上端設有限位通孔；熱絲調力滑板（11)上端與下電極板 (10)連接，熱絲調力滑板（11)下端依次穿過保護鐘罩（12)上的限位通孔和滾軸（20)。
5. 根據權利要求4所述的一種雙開門立式制備金剛石膜的設備，其特征在于：所述熱 絲調力滑板（11)下端依次穿過保護鐘罩（12)上的限位通孔和滾軸（20)后，再與配重 (13)相連。
6. 根據權利要求4所述的一種雙開門立式制備金剛石膜的設備，其特征在于：所述熱 絲調力滑板（11)下端依次穿過保護鐘罩（12)上的限位通孔和滾軸（20)后，再與調力彈簧 相連，調力彈簧另一端與真空室下壁板（82)或保護鐘罩（12)底壁相連。
7. 根據權利要求1所述的一種雙開門立式制備金剛石膜的設備，其特征在于：所述左 腔室（41)和/或右腔室（42)內部固定安裝有試樣固定機構（21)。
8. 根據權利要求7所述的一種雙開門立式制備金剛石膜的設備，其特征在于：所述試 樣固定機構（21)采用側部底座（17)固定安裝于左腔室（41)和/或右腔室（42)內壁，固 定盤（18)固定于側部底座（17)上，固定管（19)固定于固定盤（18)上。
9. 根據權利要求1所述的一種雙開門立式制備金剛石膜的設備，其特征在于：左腔室 (41)和右腔室（42)分別通過轉動軸（2)轉動安裝于中部腔室（3)兩側壁之上。
【文檔編號】C23C16/27GK203999807SQ201420289562
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】吳愛民, 林國強, 李強, 鄒瑞洵, 其他發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