真空磁控溅射镀膜设备构造讲义 专注于真空镀膜技术邮箱：镀膜设备系统简述TFT系统需要实现玻璃在真空环境下自动化的连续镀膜，生产线布置为“长口”字型矩形结构，共11个腔体，24台传动电机镀膜生产线主要划分为4个区，位于生产线左右侧的上片区和下片区，位于上下片平台间的工艺区和回传区TFT控制系统实现对生产过程中的真空、传动、加热、冷却水、工艺气体、溅射电源在镀膜过程中的连续控制真空磁控溅射镀膜设备系统的组成真空磁控溅射镀膜设备系统的组成真空磁控磁控镀膜设备真空系统加热系统工艺布气系统传动系统溅射镀膜系统冷却系统真空系统真空系统设备集中于真空室区域，由抽气设备（机械泵、罗茨泵、分子泵）、检测设备（电阻规、电离规、薄膜规）、安全阀（腔体门阀、分子泵挡板阀、旋片泵罗茨泵间自吸阀、管道阀和破空阀）；通过旋片泵-罗茨泵-分子泵接力抽气，将腔室内压力由大气变为真空，并在生产过程中保持适合生产的真空环境真空系统腔体排气管道真空泵真空计破空阀阀门硬连接软连接旋片泵罗茨泵分子泵电阻规电离规薄膜规分子泵高阀粗抽阀门阀 旋式真空泵的工作原理 如下图为旋片泵的工作原理示意图，旋片泵主要由定子、转子、旋片、定盖、弹簧等零件组成。
其结构是利用装在定子腔内偏心转子（转子的外圆与定子的内表面相切两者之间的间隙非常小）和转子槽内滑动的借助弹簧张力和离心力紧贴在定子内壁的两块旋片，当转子旋转时，始终沿定子的内壁滑动1-泵体；2-旋片；3-转子；4-弹簧；5-排气阀图1 旋片泵工作原理图两个旋片把转子、定子内腔和定盖所围成的月牙型空间分隔成A、B、C三个部分，当转子按图示方向旋转时，与吸气口相通的空间A的容积不断地增大，A空间的压强不断的降低，当A空间内的压强低于被抽容器内的压强，根据气体压强平衡的原理，被抽的气体不断地被抽进吸气腔A，此时正处于吸气过程B腔的空间的容积正逐渐减小，压力不断地增大，此时正处于压缩过程而与排气口相通的空间C的容积进一步地减小，C空间的压强进一步的升高，当气体的压强大于排气压强时，被压缩的气体推开排气阀，被抽的气体不断地穿过油箱内的油层而排至大气中，在泵的连续运转过程中，不断地进行着吸气、压缩、排气过程，从而达到连续抽气的目的排气阀浸在油里以防止大气流入泵中，油通过泵体上的间隙、油孔及排气阀进入泵腔，使泵腔内所有运动的表面被油覆盖，形成了吸气腔与排气腔的密封，同时油还充满了一切有害空间，以消除它们对极限真空的影响。
1-高级排气阀；2-通道；3-低级排气阀图2 双级旋片式真空泵工作原理图 双级旋片式真空泵由两个工作室组成，两室前后串联，同向等速旋转，室是低真空级，室是高真空级，被抽气体由进气口进入室，当进入的气体压力较高时，气体经室压缩，压强急速增大，被压缩的气体不仅从高级排气阀排出，而且经过中壁通道，进入室，在室被压缩，从低级排气阀排出；当进入室的气体压力较低时，虽经室的压缩，也推不开高级排气阀排出，气体全部经中壁通道进入室，经室的继续压缩，由低级排气阀排出，因此双级旋片式真空泵比单级旋片式真空泵的极限真空高罗茨泵的工作原理及其结构特点罗茨泵的工作原理及其结构特点 罗茨泵抽气时罗茨泵抽气时两个转子由传动两个转子由传动比为比为1 1的一对齿的一对齿轮带动，作彼此轮带动，作彼此反向的同步旋转反向的同步旋转运动运动 转子彼此无接触，其间此无接触，其间存在间隙存在间隙罗茨泵具有以下特点：罗茨泵具有以下特点：在较宽的压力范围内有较大的抽速在较宽的压力范围内有较大的抽速 ；转子之间、转子与泵腔壁之间有间隙，泵腔内转子之间、转子与泵腔壁之间有间隙，泵腔内运动件无摩擦，不必润滑，泵腔内无油；运动件无摩擦，不必润滑，泵腔内无油；转子形状对称，动平衡性能良好，运转平稳，转子形状对称，动平衡性能良好，运转平稳，选择高精度的齿轮传动，运转时噪音低；可获得选择高精度的齿轮传动，运转时噪音低；可获得较高转速（抽速）；较高转速（抽速）；对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感；对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感；1前端端盖；2油标；3压力传感器；4注油塞；5放油塞；6齿轮侧轴承端盖；7泵体；8入口法兰9出口法兰；10转子；11马达侧轴承盖；12中间法兰；13油封处注油塞；14油封处放油塞；15笼形支架；16电动机；17泵底座分子泵结构分子泵结构按制造按制造结结构分构分类类 油油润润滑滑 脂脂润润滑滑 磁磁悬悬浮浮 连续抽除气体节省能源可获得清洁的真空对被抽气体无选择性，对各种类气体，抽速变化不大起停机时间短振动小，噪音低操作维护方便，免维护周期长 分子分子泵泵特点特点真空泵的主要参数真空泵的主要参数真空计l热热偶真空偶真空规规l皮拉尼真空皮拉尼真空规规l电电离真空离真空规规l薄膜真空薄膜真空规规热热偶偶规规和皮拉尼和皮拉尼规规都是以气体的都是以气体的热导热导率随气体率随气体压压力的力的变变化化为为基基础础而而设计设计的，它的，它们们是低真空是低真空时时最常用的最常用的测测量手段。
量手段工作原理：工作原理：在在热热偶真空偶真空规规中，在作中，在作为为热丝热丝的的Pt丝丝中通中通过过恒定恒定强强度的度的电电流在达到流在达到热热平衡平衡以后，以后，电电流提供的加流提供的加热热功功率与通率与通过过空空间热辐间热辐射、金射、金属属丝热传导丝热传导以及气体分子以及气体分子热传导热传导而而损损失的功率相等，失的功率相等，因而因而热丝热丝的温度将随着真的温度将随着真空度的不同而呈空度的不同而呈现现有有规规律律的的变变化热热偶真空偶真空规规在在0.1-100Pa的的压压力范力范围围内，气体的内，气体的热导热导率将随着气率将随着气体体压压力的增加而上升，因而力的增加而上升，因而热丝热丝的温度会随着气体的温度会随着气体压压力的上升而降低力的上升而降低这时这时，用，用热电热电偶的方法偶的方法测测出出热丝热丝本本身的温度，也就相身的温度，也就相应测应测出的出的环环境的境的压压力热热偶真空偶真空规规不能用于不能用于较较低或低或较较高真空度的高真空度的测测量在气体在气体压压力高于力高于100Pa的情况下，气体的的情况下，气体的热导热导率将不率将不再随气体再随气体压压力而力而显显著著变变化这时这时，用，用热丝热丝温度温度测测量气量气体体压压力方法的灵敏程度将迅速下降。
力方法的灵敏程度将迅速下降当气体当气体压压力低于力低于0.1Pa以后，由于气体分子以后，由于气体分子传导传导走的走的热热量的量的总总加加热热功率中的比例功率中的比例过过小，小，测测量的灵敏度也将量的灵敏度也将呈下降呈下降趋势趋势皮拉尼皮拉尼规规皮拉尼皮拉尼规规有称有称为热为热阻式阻式真空真空规规，其工作原理与，其工作原理与热热偶真空偶真空规规相似，皮拉相似，皮拉尼尼规规以以电桥电桥的方式，通的方式，通过测过测量量热丝热丝的的电电阻随温阻随温度的度的变变化来化来实现对实现对真空真空度的度的测测量经经常与常与热热偶真空偶真空规结规结合合使用的高真空使用的高真空规规称称为电为电离真空离真空规规，它是在高真，它是在高真空范空范围围内最常使用的内最常使用的测测量工具电电离真空离真空规规由由热热阴极阴极发发射出的射出的电电子将在子将在飞飞向阳极的向阳极的过过程中碰撞气体分子，程中碰撞气体分子，并使后者并使后者发发生生电电离由离子收集极接收离由离子收集极接收电电离的离子，并根据离离的离子，并根据离子子电电流流强强度的大小就可以度的大小就可以测测量出量出环环境的真空度由于离子境的真空度由于离子电电流流强强度的大小将取决于阴极度的大小将取决于阴极发发射的射的电电子子电电流流强强度、气体分子的碰度、气体分子的碰撞截面以及气体分子的密度等三个因素，因而在固定阴极撞截面以及气体分子的密度等三个因素，因而在固定阴极发发射射电电流和固定气体种流和固定气体种类类的情况下，离子的情况下，离子电电流流强强度将直接取决于度将直接取决于电电离气体的离气体的压压力。
力电电离真空离真空规规可可检测检测的的压压力下限受阴极力下限受阴极发发射的射的高能光子在离子收集极上高能光子在离子收集极上产产生的光生的光电电效效应应所所限制这这种效种效应产应产生的光生的光电电流相当于流相当于10-7Pa的真空度下的离子的真空度下的离子电电流薄膜式真空薄膜式真空规规薄膜式真空薄膜式真空规规是一种依靠金属薄膜在气体是一种依靠金属薄膜在气体压压力差作用下力差作用下产产生机械位移，生机械位移，从而可用于气体从而可用于气体绝对压绝对压力力测测量，量，测测量量结结果与气体种果与气体种类类无关的真空无关的真空规规薄膜真空薄膜真空规规有两个被隔离的真空腔当一个真空腔内的有两个被隔离的真空腔当一个真空腔内的压压力力为为已知，另已知，另一个真空腔的一个真空腔的压压力力为为未知的情况下，薄膜的位移量将与两个腔内的未知的情况下，薄膜的位移量将与两个腔内的压压力力差成正比差成正比为为提高提高测测量的准确度，薄膜位移是靠量的准确度，薄膜位移是靠测测量薄膜与另一个金属量薄膜与另一个金属电电极极间间的的电电容的容的变变化来化来实现实现的在很大的量程范在很大的量程范围围内，薄膜真空内，薄膜真空规规都具有很好都具有很好的的线线性度，其探性度，其探测测下限下限约为约为10-3Pa，这这相当于相当于探探测测到的薄膜位移只有一个原子尺度大小。
到的薄膜位移只有一个原子尺度大小传动系统传传动动系统共系统共24台台驱动驱动电机，上下片平台各电机，上下片平台各4台，工艺台，工艺区区11台，回传区台，回传区5台传动电机，除上下片平台各有台传动电机，除上下片平台各有2台电机可实现双向传动外，其余电机均为单向传动；台电机可实现双向传动外，其余电机均为单向传动；其中除其中除M3 M9 M9 可以通过端子通断和模拟量信号协可以通过端子通断和模拟量信号协同控制电机转速外，其余电机的传动速度由端子通同控制电机转速外，其余电机的传动速度由端子通断直接控制；断直接控制；传动系统变频器驱动电机同步传送光电感应磁导向同步皮带U型导轮平移台加热系统我司我司1 1线镀膜设备线镀膜设备加热系统共加热系统共66台，在连续生产过程中，台，在连续生产过程中，逐段加热工艺区腔室内的温度，以确保在玻璃在镀膜过程逐段加热工艺区腔室内的温度，以确保在玻璃在镀膜过程中的环境温度，加热系统进行中的环境温度，加热系统进行PID运算，通过固态继电器运算，通过固态继电器的电压脉冲控制加热器的加热频率的电压脉冲控制加热器的加热频率加热系统温控模块加热器温度传感器冷却系统镀膜设备系统冷却选用冷冻机恒温冷却，为了防止水镀膜设备系统冷却选用冷冻机恒温冷却，为了防止水道结垢、脏污，道结垢、脏污，冷却媒介为去离子水；冷却媒介为去离子水；机械泵、分子机械泵、分子泵、溅射电源泵、溅射电源等等冷却管路安装有压力检测设备，通过冷却管路安装有压力检测设备，通过水流开关检测冷却水压力是否符合设备冷却的要求水流开关检测冷却水压力是否符合设备冷却的要求。
冷却系统冷冻机凉水塔散热风机输送水泵检测仪表高压表低压表水压表温度表工艺布气系统气路由供气管道，流量计和切断阀组成气路由供气管道，流量计和切断阀组成工艺布气系统流量控制高纯气体压力控制氧气氩气流量计压电阀磁控溅射镀膜系统溅射电源阴极靶材阳极罩MFDC磁场冷却水道SiITOThe end Thank You 谢谢大大家家。