一种液位沉降法镀膜的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及镀膜技术领域，特别涉及一种液位沉降法镀膜的装置。
【背景技术】
[0002]薄膜的制备是近几年材料领域的热点之一，常用的制备薄膜的方法有很多，如M0CVD、PECVD、磁控溅射法、溶胶-凝胶法等。溶胶-凝胶法由于其生产成本低，膜厚可控等优点被广泛应用在科学研究和工业生产当中。溶胶-凝胶(Sol-Gel)常用的工艺方法有旋涂法、浸渍提拉法、喷涂法等。其中，浸渍提拉法无论对于各类常规工件，还是异形工件都是一种十分有效的镀膜方法。这种方法是把工件固定在提拉板上浸入溶胶中，然后在提拉机的作用下缓缓垂直拉离液面，使溶胶均匀涂布在工件表面。薄膜的厚度可以通过调控提拉速度控制。但是此工艺有它的不足之处，基片，尤其是大尺寸大重量基片，在提拉过程中容易晃动，液面容易受环境影响产生波动，导致镀膜不均匀。此外，提拉装置中增加气氛处理单元困难，大型工件镀膜烘烤后处理可能在搬运中对薄膜造成损坏，影响薄膜质量。而且机械传动装置的存在增加了空间需求:由于需先将工件提升至溶胶槽之上，然后才能进行浸渍提拉，这使得所需高度既包含了工件长度，也包含了溶胶槽深度，且溶胶槽深度一般不小于工件长度。因此，该方法至少需要两倍于工件长度的层高，这极大限制了可选择的镀膜环境，不能高效利用空间。
[0003]采用液位沉降，即工件不动，液面下降的方法镀膜可以有效解决上述问题，尤其是要在受限高度空间内进行长工件镀膜时，传统的提拉镀膜工艺是没有办法实现的。而采用液位沉降法，固定长工件不动，按一定速率抽出溶胶，使液面缓慢下降完成镀膜。此方法不仅解决了大工件镀膜的空间限制问题，还增加了镀膜过程的稳定性，增加了膜厚的均匀度，更适合批量化生产。
[0004]例如申请号为201010294865.5的中国专利文献公开了一种滴漏式液面降沉下拉或斜拉制备薄膜材料的设备，包括放置在支撑台上的溶液箱体，溶液箱体内放置有上溶液池，溶液箱体的一侧设有液面高度标尺，上溶液池底部有溶液导孔，溶液导孔上连接有滴漏管和液量控制开关，在液量控制开关下方，放置有独立的下溶液池，溶液箱体上有顶盖，顶盖盖上有定位销，顶盖通过定位销与溶液箱体相连接，顶盖上留有温度计插孔，在顶盖中部固结有样品架，该样品架位于上溶液池上方，样品架上安装有薄膜基底托板。该公开的技术方案结构简单，没有转动部件，但该装置完全利用重力沉降，流速难以保持一个恒定值，使得膜厚控制困难。
[0005]又例如申请号为200810116407.5的中国专利文献公开了一种液位沉降法制备薄膜的装置，包括:方形扁平结构的容器、用于薄膜干燥和退火的加热板、管路连接容器的储液器。该装置结构简单，通过控制液位沉降，制备所需的薄膜。装置可任意角度倾斜，方便一次性镀膜厚度可控。但该装置的结构限制了其只能在扁平基板镀膜，无法满足大型立体结构的镀膜需求。而且使用单一抽栗抽液，难以避免产生涡流气泡，影响镀膜质量。
[0006]又例如申请号为201010515528.4的中国专利文献公开了一种数控提拉式镀膜机，其包括机架和旋转平台，旋转平台对应四个工位设置，其中第二工位为提拉镀膜工位，机架上设有与第二工位匹配的溶液提拉装置，溶液提拉装置设有提升进给单元，提升进给单元上连接有拖板，拖板上设有固定溶液容器的料筒架，提升进给单元还连接有驱动机构:镀膜时提升进给单元先上升将载体置于溶液容器中，然后提升进给单元再缓慢下降进行镀膜。该公开的技术方案采用装有镀膜溶液的容器向下运动的方式进行镀膜，多工位一体，提高了镀膜的效率。但是，该方案在容器下降过程中容易受环境影响晃动导致镀膜不均匀，而且该装置不节约空间，在加工大尺度工件时容易受层高限制。
[0007]因此，有必要提供一种更优越的液位沉降法镀膜装置，用以克服现有技术中的缺点和不足，满足超长工件镀膜需求，降低设备使用过程中对场地条件特别是层高的要求，便于加装、卸装，同时实现工件静态或准静态镀膜，提高工艺可控性和稳定性。
【发明内容】
[0008]本发明公开了一种液位沉降法镀膜的装置，便于加装超长工件进行镀膜，具有结构简单、占用空间小、使用方便等优点。
[0009]—种液位沉降法镀膜的装置，包括镀膜腔体，安装在镀膜腔体内的夹持工装，储液槽，将液体在镀膜腔体和储液槽之间输送的输液栗以及控制单元，所述镀膜腔体设有侧开的工件进出口以及密封所述工件进出口的密封盖。
[0010]本发明将工件进出口设置在侧边，使工件可以水平进入镀膜腔体内，解决了层高限制超长工件的装载问题，减小装置使用过程中的空间，现有技术中从上开口进入的方式还需要设置升降部件来移动夹持工装，增加设备的复杂度，并且安装和定位工件的过程也更为复杂，而本发明中的夹持工装可以直接固定安装，有效简化结构，降低制造成本。
[0011]为了提高密封盖的密封效果，密封盖与工件进出口的连接处有密封圈，防止液体渗漏，为了进一步提高密封性，所述密封盖边缘固定有一圈密封圈，所述工件进出口边缘设有嵌入该密封圈的密封槽，所述密封盖和工件进出口之间通过锁扣加力密封，防止液体渗漏。
[0012]优选的，所述输液栗采用可调速双向栗，可调速双向栗通过调节送液、抽液流量控制所述镀膜腔体内镀液液面上升、下降速率以控制薄膜厚度。双向栗功率可调，控制腔内液面沉降速率为0?ΙΟΟΟΟμπι/s，最小分辨率ΙΟμπι/s，速度精度_0.02%?+0.02%。利用双向栗可实现循环多次镀膜。
[0013]所述的镀膜腔体外形包括但不限于圆柱形和立方形，优选的，所述镀膜腔体为柱型。
[0014]为了便于清洁镀膜腔体的内壁，优选的，所述镀膜腔体为圆柱型。
[0015]为了增大工件进出口的面积，方便工件安装，优选的，所述镀膜腔体为圆柱型，所述圆柱型的镀膜腔体通过纵向截面分割成安装有夹持工装的腔本体以及密封盖，所述夹持工装可绕中心轴旋转。上述结构使工件进出口贯通整个镀膜腔体，为了尽可以地增大工件进出口，进一步优选的，所述纵向截面通过镀膜腔体的中心轴。从中间将圆柱型的镀膜腔体分割，得到的工件进出口最大。所述夹持工具附带旋转功能，有利于实现高品质镀膜。
[0016]为了解决了液面下降过程中的气泡和涡流问题，提高镀膜效果，优选的，所述镀膜腔体内设有将其分隔成上腔体和下腔体的均液隔板，所述均液隔板上设有多个过液孔，所述镀膜腔体与输液栗连接的进出液口位于下腔体。
[0017]为了使液体均匀下降，优选的，所述均液隔板上的过液孔绕均液隔板的中心轴中心对称布置。
[0018]为了提高均液隔板的匀液效果，优选的，所述均液隔板在垂直方向上间隔布置有多块，多块均液隔板自上而下过液孔的孔径逐渐增大、孔数逐渐减少，各块均液隔板的过液孔总面积相等或者近似。由此可以在进出液口前形成多纹孔通道，有效解决了液面下降过程中的气泡和涡流问题。相邻均液隔板间距可调。多个过液孔是指所有均液隔板的过液孔总和具有多个，也就是说其中有一块均液隔板可以是只有一个过液孔。如对于直径为D的圆柱形的镀膜腔体，设置三层均液隔板，由上而下孔径依次为D/8、D/4和D/2，孔数为16/4/1，最上和最下均液板之间距离为腔体高度的1/5，均液隔板间等距。
[0019]优选的，最上层和最下层的均液隔板之间距离与镀膜腔体高度之比为0.1?0.4;
[0020]优选的，圆柱形的镀膜腔体的直径为D，任一均液隔板上的过液孔孔径D/8?D/2。
[0021]为了便于对工件进行清洗和镀膜，优选的，所述储液槽至少包括一个镀膜液槽以及两个清洗液槽。其中镀膜液槽存放待镀膜溶胶或者有机物，两个清洗液槽分别存放清洗剂和去离子水，用于对镀膜槽和工件进行清洗。各储液槽可以通过同个栗或不同栗连通镀液腔体。
[0022]优选的，所述镀膜腔体还设有进气口和出气口，所述进气口用于连接保护气系统，所述保护气系统的气源至少包括氩气、氮气、氧气和氢气中的一种。所述气源通过气路连通部件与镀膜腔体连接，用于烘烤过程通保护气体，或在降液过程平衡腔内气压。
[0023]为了提高镀膜效果，优选的，所述镀膜腔体外壁设有加热烘烤单元。所述的加热烘烤单元位于镀膜腔体外侧，包括内层的加热层和外层同心的保温层，用于对镀膜槽腔体和工件加热烘烤，可以通过控制单元设定其加热温度并控制其加热速率。
[0024]装置可以通过设置控制单元以控制双向栗抽液方向及抽速、控制加热烘烤单元加热温度及加热速率，并实施检测及显示包括但不限于