一种用于随基片升降的加热装置的制作方法

1.本发明涉及材料加工技术领域，具体是一种用于随基片升降的加热装置。


背景技术：

2.磁控溅射是溅射技术常采用的一种形式，圆形靶磁控溅射镀膜设备中需要对样品的温度进行精确的控制，当靶基距调整后，常规的加热器不能准确的对基片进行加热，温度很难保持一致性，专利号为cn201920781324.1的实用新型专利公开了一种磁控溅射纳米疏水膜制备装置，该装置包括真空室、蒸发室、真空获得系统、真空计、充气系统、磁控溅射系统、转架和加热丝，所述磁控溅射系统包括偏压电源和磁控溅射阴极，所述偏压电源分别与转架和磁控溅射阴极电连接，所述磁控溅射阴极和真空计安装在真空室上，所述转架和加热丝安装在真空室内，所述蒸发室位于真空室下方，并与真空室通过管道相连通，所述蒸发室内设有电阻蒸发器，所述转架位于磁控溅射阴极与蒸发室之间，所述充气系统和真空获得系统分别与真空室相连接。该专利同时具备了磁控溅射镀膜和蒸发镀膜这两种工艺，避免了镀膜过程中基片和镀料需要频繁装卸的问题，提高了镀膜效率和膜层的牢固性，采用加热丝安装在真空室内加热蒸发，然而，随着基片高度的调节，不能够保持加热丝和样品高度保持一致性，也不能保证基片温度能够很好的控制在所需的要求范围内，所以亟待解决。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种用于随基片升降的加热装置，以解决磁控溅射镀膜技术中随着基片高度的调节，不能够保持加热丝和样品高度保持一致性，也不能保证基片温度能够很好的控制在所需的要求范围内的问题。
4.本发明的技术方案：一种用于随基片升降的加热装置，包括：安装板、固定壳体、基板、反射盘、第一空心轴、第二空心轴、加热盘支撑管组件、加热管、加热盘、加热管固定块、伸缩波纹管；其中，
5.固定壳体，所述固定壳体为下端敞口的圆柱形筒体结构，所述固定壳体的下端外壁设置法兰盘，所述固定壳体设置在所述安装板上，固定壳体的法兰盘通过螺钉与所述安装板连接固定，所述固定壳体的顶部中间位置设置第一安装通孔，所述第一安装通孔下方正对的所述安装板上设置第二安装通孔；
6.第一空心轴，所述第一空心轴由同轴设置的上空心轴、下空心轴两段轴组成，所述上空心轴位于所述下空心轴上方，所述上空心轴外壁设置外螺纹一，下空心轴外壁设置外螺纹二，所述外螺纹一与所述外螺纹二为旋向相反的螺纹；
7.第二空心轴，所述第二空心轴同轴设置在所述固定壳体上方，所述第二空心轴的下端向下延伸并部分从所述第一安装通孔伸入所述固定壳体内腔，所述第一安装通孔内同轴设置法兰形轴套一，所述轴套一内套在所述第一安装通孔内并外套在所述第二空心轴上，所述轴套一上端通过法兰凸台下端面支撑在所述固定壳体顶部，所述第二空心轴的上端中心孔内壁设置与所述上空心轴的外螺纹一相匹配的内螺纹一，所述第二空心轴的下端
中心孔内壁设置与所述下空心轴的外螺纹二相匹配的内螺纹二，所述上空心轴下端部分插入第二空心轴的上端螺纹孔内螺纹连接，所述下空心轴上端部分插入第二空心轴的下端螺纹孔内螺纹连接；
8.基板，所述基板同轴水平设置在所述上空心轴上端，所述上空心轴上端设置法兰盘，所述基板与所述上空心轴的法兰盘固定连接；
9.加热盘，所述加热盘为表面设置环形凹槽的圆盘，所述加热盘中部设置中心通孔一，所述加热盘通过其中心通孔一水平同轴外套在上空心轴上端，所述加热管呈螺旋状盘绕在加热盘的环形凹槽内并通过多个径向的加热管固定块固定，所述加热盘底部通过两组加热盘支撑管组件支撑固定在所述固定壳体上；
10.反射盘，反射盘为朝下敞口的圆柱形筒体，所述反射盘同轴盖设在所述基板、加热盘上，所述基板与所述反射盘顶板固定连接；
11.两组所述加热盘支撑管组件，两组所述加热盘支撑管组件分别对称设置在所述第二空心轴两侧；
12.伸缩波纹管，所述伸缩波纹管竖向设置在所述安装板底部，所述伸缩波纹管上端与所述安装板底部连接固定，所述伸缩波纹管上端的管口与所述安装板的第二安装通孔一侧设置的第三安装通孔竖向相连通，所述加热管的两端分别向一侧延伸到加热盘外部，然后并排向下弯曲延伸，穿过所述第二安装通孔后插入所述伸缩波纹管内，并向下延伸从所述伸缩波纹管的下端穿出，所述伸缩波纹管的下端管口与所述加热管的两个自由延伸管管壁之间通过绝热块密封连接固定。
13.上述技术方案中，所述第二安装通孔内同轴设置磁流体旋转轴，位于所述固定壳体内的所述磁流体旋转轴上套设轴承安装座；所述轴承安装座为沿轴线方向设置中心通孔的法兰形轴套，所述轴承安装座的法兰盘与安装板之间设置绝缘垫并通过螺钉与所述安装板螺接固定，轴承安装座的轴套上端面设置轴向环形凹槽，所述轴向环形凹槽内安装推力球轴承，所述轴套上端面设置环形凸台，所述环形凸台外壁沿圆周方向设置径向环形凹槽，所述径向环形凹槽内设置滚珠轴承，所述滚珠轴承外圈嵌套轴承座，所述轴承座底部支撑在推力球轴承上，所述滚珠轴承上面设置轴承端盖，所述轴承端盖为法兰形，所述轴承端盖的法兰盘与所述轴承座螺接固定，所述轴承端盖的轴套套设在所述下空心轴上，所述下空心轴下端向下延伸至固定壳体内的所述轴承端盖的轴孔内，所述轴承端盖的下端轴孔设置环形的径向凸台，所述轴承端盖的径向凸台下端面与所述磁流体旋转轴的上端面螺接固定，所述下空心轴下端抵触在所述轴承端盖的径向凸台上端面。
14.上述技术方案中，每组所述加热盘支撑管组件包括外管、内管、锁紧螺钉、锁紧螺母，所述内管同轴内套在所述外管内，所述外管上下端均设置法兰盘，所述，所述外管的侧壁上对称设置两个正对的竖向一字通孔，所述内管的下端侧壁上设置水平贯通其两侧壁的螺钉安装孔，所述锁紧螺钉从外管一侧的一字通孔水平插入外管内腔，然后插入所述内管上设置的螺钉安装孔后从外管另一侧的一字通孔穿出并通过锁紧螺钉、锁紧螺母、垫片紧固将外管与内管锁紧固定，内管上端与加热盘底部连接固定，外管下端与所述固定壳体顶部固定连接。
15.上述技术方案中，所述伸缩波纹管的下端固定第一法兰盘，所述第一法兰盘底部固定第二法兰盘，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘通过螺钉连接固定，所述第一法兰盘
的中心孔大于所述第二法兰盘的中心孔，所述绝缘块穿过第二法兰盘中心孔由锁紧螺母固定在第二法兰盘上，第二法兰盘与第一法兰盘通过螺钉连接固定。
16.上述技术方案中，所述伸缩波纹管的上端设置第三法兰盘，所述第三法兰盘与所述安装板底部固定，所述第三法兰盘底部同轴设置第四法兰盘，所述第三法兰盘与所述第四法兰盘通过螺钉连接固定。
17.上述技术方案中，所述加热管的两个自由延伸管之间通过管卡间隔固定。
18.上述技术方案中，所述伸缩波纹管的四周设置导向杆，每个所述导向杆上端与所述第四法兰盘连接固定，下端向下依次穿过所述第一法兰盘、第二法兰盘边缘设置的竖向导向通孔后通过限位螺母限位固定。
19.上述技术方案中，所述加热盘支撑管上端设置法兰盘一，所述法兰盘一沿圆周方向设置安装孔，每个所述安装孔内设置绝缘螺丝套，所述加热盘底部设置的螺丝通过插入所述绝缘螺丝套内通过螺母将所述加热盘支撑管与所述加热盘连接固定。
20.上述技术方案中，所述轴套一与所述第二空心轴均沿径向开设紧定螺钉孔，并通过紧定螺钉插入紧定螺钉孔将沿轴套一与所述第二空心轴径向定位固定。
21.上述技术方案中，所述壳体由两个半圆柱形壳体拼接而成，所述壳体下端外壁设置一圈法兰形凸台，所述壳体通过所述法兰形凸台与所述安装板通过螺钉连接固定。
22.本发明的有益效果：
23.本发明在真空环境条件下，随着基片高度的调节，调整加热盘的高度，能够保持加热盘和样品高度保持一致性，保证基片温度能够很好的控制在所需的要求范围内，波纹管为不锈钢薄片焊接而成的焊接波纹管，波纹管法兰组件周围安装调节螺杆和螺母，波纹管具有良好的伸缩性，所述升降组件随着波纹管的伸缩可以调节高度，不仅能改变靶基距，还能使得加热系统与基板间距在上升过程中保持一致性，本发明解决了基片加热不均匀的问题，加热装置随基片高度同步调节，操作方便，实用性强。
附图说明
24.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，使得本发明的其它特征、目的和优点变得更明显。本发明的示意性实施例附图及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
25.图1是根据本发明实施例的一种用于随基片升降的加热装置的整体结构在真空镀膜腔体内的安装示意图；
26.图2是根据本发明实施例的一种用于随基片升降的加热装置的为加热器立体结构示意图；
27.图3是根据本发明实施例的一种用于随基片升降的加热装置的为加热器剖视结构示意图；
28.图4是根据本发明实施例的一种用于随基片升降的加热装置的加热盘与升降组件结构及其绝缘结构剖视结构示意图；
29.图5是根据本发明实施例的一种用于随基片升降的加热装置的整体结构剖视示意图；
30.图6是根据本发明实施例的一种用于随基片升降的加热装置的整体结构剖视示意
图；
31.附图标记：
32.1-加热管、2-加热管固定块、3-加热盘、4-下空心轴、5-上空心轴、6
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基板、7-反射盘、8-绝热块a、9-绝热块b、10-第二空心轴、11-内管、12
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外管、13-锁紧螺钉、14-固定壳体、15-安装板、16-伸缩波纹管、17-导向杆、 18-第三法兰盘、19-第四法兰盘、20-第一法兰盘、21-第二法兰盘、22-锁紧螺母、23-管卡、24-绝缘块、101-变频电机、102-减速器、103-同步带轮一、104-同步带轮二、105-传动带、106-测速盘、107-接线滑环、108-磁流体旋转轴、109-穿舱磁流体、200-真空壳体
具体实施方式
33.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
34.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
35.在本发明中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
36.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
37.此外，术语“设置”、“连接”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
39.实施例1：
40.请参见附图1-6，一种用于随基片升降的加热装置，包括：安装板15、固定壳体14、基板6、反射盘7、第一空心轴、第二空心轴10、加热盘支撑管组件、加热管1、加热盘3、加热管固定块2、伸缩波纹管16；其中，
41.固定壳体14，所述固定壳体14为下端敞口的圆柱形筒体结构，所述固定壳体14的
下端外壁设置法兰盘，所述固定壳体14设置在所述安装板15上，固定壳体14的法兰盘通过螺钉与所述安装板15连接固定，所述固定壳体14 的顶部中间位置设置第一安装通孔，所述第一安装通孔下方正对的所述安装板 15上设置第二安装通孔；
42.第一空心轴，所述第一空心轴由同轴设置的上空心轴5、下空心轴4两段轴组成，所述上空心轴5位于所述下空心轴4上方，所述上空心轴5外壁设置外螺纹一，下空心轴4外壁设置外螺纹二，所述外螺纹一与所述外螺纹二为旋向相反的螺纹；
43.第二空心轴10，所述第二空心轴10同轴设置在所述固定壳体14上方，所述第二空心轴10的下端向下延伸并部分从所述第一安装通孔伸入所述固定壳体14内腔，所述第一安装通孔内同轴设置法兰形轴套一，所述轴套一内套在所述第一安装通孔内并外套在所述第二空心轴10上，所述轴套一上端通过法兰凸台下端面支撑在所述固定壳体14顶部，所述第二空心轴10的上端中心孔内壁设置与所述上空心轴5的外螺纹一相匹配的内螺纹一，所述第二空心轴 10的下端中心孔内壁设置与所述下空心轴4的外螺纹二相匹配的内螺纹二，所述上空心轴5下端部分插入第二空心轴10的上端螺纹孔内螺纹连接，所述下空心轴4上端部分插入第二空心轴10的下端螺纹孔内螺纹连接，所述第二空心轴10即为轴套，轴套内侧上下加工反相螺纹，手动旋转轴套即可通过上下配合的反向螺纹来实现基板的升降运动，操作方便，升降精度高；
44.基板6，所述基板6同轴水平设置在所述上空心轴5上端，所述上空心轴 5上端设置法兰盘，所述基板6与所述上空心轴5的法兰盘固定连接；
45.加热盘3，所述加热盘3为表面设置环形凹槽的圆盘，所述加热盘3中部设置中心通孔一，所述加热盘3通过其中心通孔一水平同轴外套在上空心轴5 上端，所述加热管1呈螺旋状盘绕在加热盘3的环形凹槽内并通过多个径向的加热管固定块2固定，所述加热盘3底部通过两组加热盘支撑管组件支撑固定在所述固定壳体14上；
46.反射盘7，反射盘7为朝下敞口的圆柱形筒体，所述反射盘7同轴盖设在所述基板6、加热盘3上，所述基板6与所述反射盘7顶板固定连接；
47.两组所述加热盘支撑管组件，两组所述加热盘支撑管组件分别对称设置在所述第二空心轴10两侧；
48.伸缩波纹管16，所述伸缩波纹管16竖向设置在所述安装板15底部，所述伸缩波纹管16上端与所述安装板15底部连接固定，所述伸缩波纹管16上端的管口与所述安装板15的第二安装通孔一侧设置的第三安装通孔竖向相连通，所述加热管1的两端分别向一侧延伸到加热盘3外部，然后并排向下弯曲延伸，穿过所述第二安装通孔后插入所述伸缩波纹管16内，并向下延伸从所述伸缩波纹管16的下端穿出，所述伸缩波纹管16的下端管口与所述加热管1 的两个自由延伸管管壁之间通过绝热块密封连接固定，其中，加热管1的一端为热媒输入端接热媒发生源，加热管1的另一端为热媒输出端，实现了热媒源源不断的供应到加热管并供应到加热盘内。
49.上述实施例中，随着基片高度的调节，调整加热盘3的高度，能够保持加热盘3和样品高度保持一致性，保证基片温度能够很好的控制在所需的要求范围内，波纹管为不锈钢薄片焊接而成的焊接波纹管，波纹管法兰组件周围安装调节螺杆和螺母，波纹管具有良好的伸缩性，所述升降组件随着波纹管的伸缩可以调节高度，不仅能改变靶基距，还能使得加热系统与基板6间距在上升过程中保持一致性，本发明解决了基片加热不均匀的问题，加热
装置随基片高度同步调节，操作方便，实用性强。
50.上述实施例中，请参见附图1、3、4、5，所述第二安装通孔内同轴设置磁流体旋转轴108，位于所述固定壳体14内的所述磁流体旋转轴上套设轴承安装座；所述轴承安装座为沿轴线方向设置中心通孔的法兰形轴套，所述轴承安装座的法兰盘与安装板15之间设置绝缘垫并通过螺钉与所述安装板15 螺接固定，轴承安装座的轴套上端面设置轴向环形凹槽，所述轴向环形凹槽内安装推力球轴承，所述轴套上端面设置环形凸台，所述环形凸台外壁沿圆周方向设置径向环形凹槽，所述径向环形凹槽内设置滚珠轴承，所述滚珠轴承外圈嵌套轴承座，所述轴承座底部支撑在推力球轴承上，所述滚珠轴承上面设置轴承端盖，所述轴承端盖为法兰形，所述轴承端盖的法兰盘与所述轴承座螺接固定，所述轴承端盖的轴套套设在所述下空心轴4上，所述下空心轴4下端向下延伸至固定壳体14内的所述轴承端盖的轴孔内，所述轴承端盖的下端轴孔设置环形的径向凸台，所述轴承端盖的径向凸台下端面与所述磁流体旋转轴的上端面螺接固定，所述下空心轴4下端抵触在所述轴承端盖的径向凸台上端面。
51.上述实施例中，请参见附图3，每组所述加热盘支撑管组件包括外管12、内管11、锁紧螺钉13、锁紧螺母，所述内管11同轴内套在所述外管12内，所述外管12上下端均设置法兰盘，所述，所述外管12的侧壁上对称设置两个正对的竖向一字通孔，所述内管11的下端侧壁上设置水平贯通其两侧壁的螺钉安装孔，所述锁紧螺钉13从外管12一侧的一字通孔水平插入外管12内腔，然后插入所述内管11上设置的螺钉安装孔后从外管12另一侧的一字通孔穿出并通过锁紧螺钉13、紧固螺母、垫片紧固将外管12与内管11锁紧固定，内管11上端与加热盘3底部连接固定，外管12下端与所述固定壳体14顶部固定连接。
52.上述实施例中，请参见附图1、4、5，所述伸缩波纹管16的下端固定第一法兰盘20，所述第一法兰盘20底部固定第二法兰盘21，所述第一法兰盘 20与所述第二法兰盘21通过螺钉连接固定，所述第一法兰盘20的中心孔大于所述第二法兰盘21的中心孔，所述绝缘块24穿过第二法兰孔由紧固螺母 22固定在第二法兰盘21上，第二法兰盘21与第一法兰盘20通过螺钉连接固定。
53.上述实施例中，请参见附图5、6，所述伸缩波纹管16的上端设置第三法兰盘18，所述第三法兰盘18与所述安装板15底部固定，所述第三法兰盘18 底部同轴设置第四法兰盘19，所述第三法兰盘18与所述第四法兰盘19通过螺钉连接固定。
54.上述实施例中，请参见附图2、5、6，所述加热管1的两个自由延伸管之间通过管卡间隔固定。
55.上述实施例中，请参见附图1、4，所述伸缩波纹管16的四周设置导向杆 17，每个所述导向杆17上端与所述第四法兰盘19连接固定，下端向下依次穿过所述第一法兰盘20、第二法兰盘21边缘设置的竖向导向通孔后通过限位螺母限位固定。
56.上述实施例中，所述加热盘支撑管上端设置法兰盘一，所述法兰盘一沿圆周方向设置安装孔，每个所述安装孔内设置绝缘螺丝套，所述加热盘3底部设置的螺丝通过插入所述绝缘螺丝套内通过螺母将所述加热盘支撑管与所述加热盘3连接固定。
57.上述实施例中，所述轴套一与所述第二空心轴10均沿径向开设紧定螺钉孔，并通过紧定螺钉插入紧定螺钉孔将沿轴套一与所述第二空心轴10径向定位固定。
58.上述实施例中，所述壳体由两个半圆柱形壳体拼接而成，所述壳体下端外壁设置
一圈法兰形凸台，所述壳体通过所述法兰形凸台与所述安装板15通过螺钉连接固定。
59.请参见附图1，图1示出了磁流体旋转轴108驱动结构，该结构包括变频电机101、减速器102、同步带轮一103、同步带轮二104、传动带105、测速盘106、接线滑环107、磁流体旋转轴108、穿舱磁流体109；该结构是通过有变频电机加减速器组合，由一组同步带轮来实现基片盘旋转动力的输入，其中磁流体旋转轴上安装测速盘，接线滑环，随着动力源的输入，在使用时，将下空心轴4下端与磁流体旋转轴108上端对接连接在一起，连同磁流体旋转轴同步旋转，实现基片盘在不同转速下的的旋转运动，该结构为现有技术，故此处不再赘述其结构。
60.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。